(57)【要約】【課題】半導体ウェーハを磨くための改良された装置及び方法を提供する。【解決手段】  半導体ウェーハをポリッシングする（磨く）装置は、ハウジング、該ハウジング内にあってポリッシングブロックの第１表面に対向する半導体ウェーハの第１表面にワックスを施すマウント装置（５６）、ハウジング内にあって半導体ウェーハの第２表面を磨く第１半導体ウェーハポリッシャ（５８）を有する。半導体ウェーハの第２表面は半導体ウェーハの第１表面に対向する。第１搬送機構（６２）はハウジング内にあってポリッシングブロックと半導体ウェーハをマウント装置から近傍の第１半導体ウェーハポリッシャに搬送する。コントローラはマウント装置、第１半導体ウェーハポリッシャ、及び第１搬送機構を制御する。【選択図】図３
2006237647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハのポリッシング装置は、
ハウジングと、
上記ハウジングの中にあり、ポリッシングブロックの第１表面に対向する半導体ウェーハの第１表面にワックスを施すマウント装置と、
上記ハウジングの中にあり、上記半導体ウェーハの第１表面の反対側にある第２表面を磨くための第１半導体ウェーハポリッシャと、
上記ハウジングの中にあり、上記ポリッシングブロックと半導体ウェーハをマウント装置から隣接する第１半導体ウェーハポリッシャに搬送する搬送機構、
上記マウント装置、第１半導体ウェーハポリッシャ、及び第１搬送機構の動作を制御するコントローラと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ表面をポリッシングする（磨く）ための、半導体ウェーハポリッシャに関する。
【０００２】
従来の半導体ウェーハ成形プロセスにおける最終工程は、半導体ウェーハの片面に高度に反射し且つ損傷の無い表面を作るポリッシング（磨き）工程である。半導体ウェーハのポリッシングは機械化学的方法によって行われ、そこでは回転するポリッシングパッドがポリッシングスラリーをウェーハに対して擦り付ける。従来の半導体ウェーハポリッシャでは、ウェーハはワックスによってポリッシングブロックに接着され、ポリッシングアームによって回転するポリッシングパッドに対して保持される。
【０００３】
半導体ウェーハは、電子ビームリソフラフィ法又フォトリソフラフィ法によりウェーハ上に回路を印刷するために、特に平坦に磨かれなければならない。回路が印刷されるウェーハ表面の平坦度は、ラインの解像度（１ミクロン以下に細くできる。）を維持するために極めて大切である。
【０００４】
平坦度は、全厚み変化測定値（ＴＴＶ）及びトータル・インジケータ・リーデイング値（ＳＴＩＲ）によって部分的に定量化される。ＴＴＶは、ウェーハの最大厚みと最小厚みとの差である。ＳＴＩＲは、ウェーハの背面に平行で且つ特定領域の中心において前面と交差する基準面からウェーハの微小領域における最大の正負の偏差の合計である。ウェーハにおける全厚み変化は、ウェーハの磨き量を決定する重要な指標である。おそらく、磨かれた半導体ウェーハは１μ以下のＴＴＶ、及び２０ｍｍ×２０ｍｍの領域について２分の１μ以下のＳＴＩＲを有する。
【０００５】
従来のウェーハポリッシングでは、ウェーハ、ポリッシングパッド、及びスラリーの擦り動作によって生じる摩擦熱がポリッシングブロック及びポリッシングターンテーブルに伝わる。この伝熱はポリッシングブロックとターンテーブルに温度勾配を生じ、これがポリッシングブロックとターンテーブルの温度膨張を引き起こす。温度膨張は、ポリッシングブロック及びターンテーブルの平坦度に悪影響を及ぼし、その結果、特に温度膨張が制御不能でポリッシングサイクルごとに変化する場合には、磨かれたウェーハの平坦度に悪影響を与える。例えば、ポリッシングサイクルのアイドルタイム（遊び時間）中、ターンテーブルに生じた歪みが、温度が均一になるにしたがって分散し始める。このアイドルタイムが変化すると、連続的に磨かれたウェーハは著しい平坦度の変化を示す。
【発明の概要】
【０００６】
本発明のいくつかの目的は、半導体ウェーハを磨くための改良された装置及び方法を提供すること、各半導体ウェーハにはポリッシングブロック上でワックスが施され、ポリッシング装置で磨かれ、そしてポリッシングブロックから分離される半導体ウェーハ連続ポリッシング装置及び方法を提供すること、ポリッシング工程の開始時に各ポリッシングブロックの温度を実質的に一定にする装置と方法を提供すること、実質的に一定の運転条件で連続的にウェーハが磨かれるように、ワックスを施す工程と磨く工程における運転変動を最小にする装置と方法を提供すること、一つの磨かれた半導体ウェーハと別の半導体ウェーハとの平坦度の変化を最小にする装置と方法を提供すること、温度膨張によって生じた部材の変形がマウント／ポリッシングごとに変化しないように、ブロックとウェーハのマウント工程と磨き工程の最中にブロックとウェーハのマウント装置とポリッシング装置が制御される装置と方法を提供すること、半導体ウェーハを載せるポリッシングブロックの温度がウェーハのポリッシング中に対応する点において実質的に同一である装置と方法を提供すること、制御された環境において、ポリッシングブロック上に半導体ウェーハを載せてウェーハを磨く装置と方法を提供すること、ウェーハがパッドに押圧されているときに、回転するポリッシングパッドに対して半導体ウェーハの傾斜を規制するようにポリッシング装置を構成した装置と方法を提供すること、後に磨かれるウェーハの平坦度が向上するようにポリッシング装置の要素を改良した装置と方法を提供すること、後に磨かれるウェーハの平坦度が向上するようにポリッシング装置のポリッシングパッドの形を改良した装置と方法を提供すること、及び磨かれていない半導体ウェーハが自動的に第１カセットから取り出され、磨かれ、そして第２カセットに挿入される装置と方法を提供することである。
【０００７】
概略、半導体ウェーハを磨くための本発明の装置は、ハウジングと、ハウジング内にあってポリッシングブロックの第１表面に対向する半導体ウェーハの第１表面にワックスを施すマウント装置と、ハウジング内にあって半導体ウェーハの第２表面を磨く第１の半導体ウェーハポリッシャとを備えている。半導体ウェーハの第２表面は半導体ウェーハの第１表面に対向している。第１の搬送機構はハウジング内にあって、ポリッシングブロックと半導体ウェーハをマウント装置から隣接する第１の半導体ウェーハポリッシャに搬送する。コントローラはマウント装置、第１半導体ウェーハポリッシャ、及び第１搬送機構の動作を制御する。
【０００８】
本発明の他の形態では、ポリッシングブロックの第１表面に対向する半導体ウェーハの第１表面にワックスを施す装置は、半導体ウェーハを保持する半導体ウェーハホルダと、ポリッシングブロックの第１表面にワックスを塗布するワックスアプリケータと、半導体ウェーハの第１表面をポリッシングブロックの第１表面に押圧するプレスとを備えている。搬送機構は、ポリッシングブロックをワックスアプリケータに搬送し、ポリッシングブロックの第１表面にワックスが塗布された後にポリッシングブロックをプレスに搬送し、半導体ウェーハをウェーハホルダからプレスに搬送するようにしてある。コントローラは搬送機構の動作を制御する。ウェーハホルダ、ワックスアプリケータ、及びプレスは、搬送機構の回りに環状に配置されている。
【０００９】
本発明の他の形態では、ポリッシングブロックに設けた半導体ウェーハを磨く装置は、半導体ウェーハを磨く第１及び第２の半導体ウェーハポリッシャと、半導体ウェーハとポリッシングブロックを保持する第１、第２、及び第３のステーションを有する。第１ステーションは第１半導体ウェーハポリッシャの近傍にある。第２ステーションは第１と第２半導体ウェーハポリッシャの近傍にある。第３ステーションは、第２半導体ウェーハポリッシャの近傍にある。第１半導体ウェーハポリッシャは、第１ポリッシングアームと、該第１ポリッシングアーム近傍の第１の回動自在なポリッシング部材とを有する。第１ポリッシングアームは、半導体ウェーハとポリッシングブロックを第１ステーションから引き出し、第１ポリッシング部材による半導体ウェーハのポリッシング中に第１ポリッシング部材に対して半導体ウェーハを保持し、その後半導体ウェーハとポリッシングブロックを第２ステーションに搬送する。第２半導体ウェーハポリッシャは、第２ポリッシングアームと、該第２ポリッシングアーム近傍の第２の回動自在なポリッシング部材とを有する。第２ポリッシングアームは、半導体ウェーハとポリッシングブロックを第２ステーションから引き出し、第２ポリッシング部材による半導体ウェーハのポリッシング中に第２ポリッシング部材に対して半導体ウェーハを保持し、その後、半導体ウェーハとポリッシングブロックを第３ステーションに搬送する。
【００１０】
本発明の他の形態では、半導体ウェーハを磨く装置は、第１の軸を中心に回転するポリッシング部材と、ポリッシングブロックを解放自在に保持するチャックと、チャックを保持するポリッシングアームとを有する。半導体ウェーハはポリッシングブロックの一方の面に接着される。ポリッシングアームは、ポリッシング部材が半導体ウェーハを磨くために回転するとき、ポリッシング部材に対して半導体ウェーハの磨き面を押圧するようにしてある。チャックは、ポリッシングアームに接続したスピンドルと、プラテンと、第２の軸を中心にプラテンが回転するように中心にプラテンを駆動連結するベアリングアセンブリとを有する。チャックは、ポリッシングブロックの第２表面をプラテンに対向させて、ポリッシングブロックを解放自在に把持するようにしてある。ポリッシングの間、第２の軸は第１の軸とほぼ平行で、ポリッシングブロックと半導体ウェーハはプラテンと共に第２の軸を中心に回転する。このチャックは、ベアリングアセンブリの軸方向中央から半導体ウェーハの磨き面までの軸方向距離Ｄ１が半導体ウェーハの径の約３分の１以下となるように、ポリッシングブロックを保持する。
【００１１】
本発明の他の形態では、第１表面と第２表面を有するポリッシングブロックに半導体ウェーハを設ける方法は、ポリッシングブロックの第１表面にワックスを塗布し、ポリッシングブロックの第２表面を加熱してポリッシングブロックの第１表面上のワックスを加熱し、ポリッシングブロックの第２表面に形成された凝結を気化し、ポリッシングブロックの第１表面上のワックスに半導体ウェーハを接触させ、半導体ウェーハをワックスによってポリッシングブロックに接着するものである。
【００１２】
本発明の他の形態では、半導体ウェーハを磨く方法は、半導体ウェーハの第１表面がポリッシングブロックの第１表面に対向するように、半導体ウェーハをポリッシングブロックに固定し、ポリッシング中にポリッシングブロックが半導体ウェーハをポリッシング部材に押圧した状態で、ポリッシング部材を回転しながら半導体ウェーハの第２表面を磨き、ポリッシング開始時におけるポリッシングブロックの温度が所定温度ＴＰ１に等しくなるように、少なくともポリッシング工程の開始前にポリッシングブロックの温度を制御し、ポリッシング部材によって半導体ウェーハが順次磨かれるように、複数の半導体ウェーハに対して上記工程を連続的に繰り返すものである。
【００１３】
本発明の他の形態では、半導体ウェーハを磨く方法は、ポリッシングブロックを所定温度Ｔｈにほぼ等しい温度に加熱し、半導体ウェーハの第１表面がポリッシングブロックの第１表面に対向するように、ポリッシングブロックに半導体ウェーハを固定し、ポリッシング部材を回転しながら半導体ウェーハの第２表面を磨き、半導体ウェーハがポリッシングブロックに固定されてから一定時間ｔｂ−ｐ後にポリッシング部材を回転して、半導体ウェーハのポリッシングを開始し、ブロックから半導体ウェーハを取り除くものである。これらの工程は、ポリッシング部材によって半導体ウェーハが順次磨かれるように、複数の半導体のそれぞれについて連続的に繰り返される。
【００１４】
本発明の他の形態では、複数の半導体ウェーハを磨く方法は、第１ポリッシングブロックの第１表面に接着剤を塗布し、第１半導体ウェーハの第１表面を第１ポリッシングブロックの第１表面に対向させて、第１の半導体ウェーハを第１ポリッシングブロックに接着し、ポリッシング部材を回転して第１半導体ウェーハの第２表面を磨き、ポリッシング部材による第１半導体ウェーハの第２表面のポリッシングが終了した後に、第１ポリッシングブロックから第１半導体ウェーハを取り除くものである。接着剤は、ポリッシング部材による第１半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了前に、第２ポリッシングブロックの第１表面に塗布される。第２半導体ウェーハは、ポリッシング部材による第１半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了前に、第２ポリッシングブロックに接着される。第２半導体ウェーハの第１表面は第２ポリッシングブロックの第１表面に対向している。第２半導体ウェーハの第２表面はポリッシング部材を回転して磨かれる。第２半導体ウェーハは、ポリッシング部材の回転による第２半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了後に第２ポリッシングブロックから取り除かれる。ポリッシング部材による第１半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了前に、第３ポリッシングブロックの第１表面に接着剤が塗布され、ポリッシング部材による第２半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了前に第３半導体ウェーハが第３ポリッシングブロックに接着される。なお、第３半導体ウェーハの第１表面は、第３ポリッシングブロックの第１表面に対向している。第３半導体ウェーハの第２表面はポリッシング部材の回転により磨かれ、ポリッシング部材による第２半導体ウェーハのポリッシング終了後に、第２半導体ウェーハが第２ポリッシングブロックから取り除かれる。接着剤は第１ポリッシングブロックの第１表面から除かれ、その後、ポリッシング部材による半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了後に、第２の接着剤が第１ポリッシングブロックの第１表面に塗布される。ポリッシング部材による第３半導体ウェーハの第２表面のポリッシング終了前に、第４半導体ウェーハが第１ポリッシングブロックに接着される。なお、第４半導体ウェーハの第１表面は、第１ポリッシング部材の第１表面に対向している。第４半導体ウェーハの第２表面は、ポリッシング部材の回転により磨かれる。
【００１５】
その他の目的及び特徴は以下に部分的に明らかにし、指摘する。添付図面の幾つかを通じて、対応する符号は対応する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１から図４を参照すると、半導体ウェーハをマウントしポリッシングする本発明の装置が、符号５０により全体を示してある。装置５０は、第１キャビネット５１と、第１キャビネットに隣接して該第１キャビネットに固定された第２キャビネット５２が示してある。第１キャビネット５２は、セラミックポリシッシングブロックに対して、半導体ウェーハにワックスをマウントする半導体ウェーハ・マウント装置５６（図３）を収容している。第２キャビネット５４は、ポリッシングブロックにマウントされた半導体ウェーハをポリッシングする（磨く）第１と第２の半導体ウェーハポリッシャ５８、６０と、マウント装置５６から隣接する第１半導体ウェーハポリッシャ５８にマウントされたウェーハを搬送するリニアロボット６２（第１の搬送機構）とを収容している。
【００１７】
第１キャビネット５２は、前部操作扉６４（図１）、側部操作扉（図示せず）、前部操作扉の下の前部サービス扉６６、及び側部操作扉の下の側部サービス扉（図示せず）を備えている。操作扉とサービス扉により、半導体ウェーハマウント装置５６にアクセスできる。装置５０の操作を停止させる緊急オフボタン６８が第１キャビネット５２の前部に設けてある。
【００１８】
第２キャビネット５４は、第１と第２の前部操作扉７０、７２、側部操作扉７４、第１と第２の前部操作扉の下にある第１と第２の前部サービス扉７６、７８、側部操作扉の下にある側部サービス扉８０、及びコントローラアクセス扉８２を備えている。第１の前部操作扉７０と前部サービス扉７６及び側部操作扉７４とサービス扉８０により、第１の半導体ウェーハポリッシャ５８にアクセスできる。第２の前部操作扉７２とサービス扉７８により、第２の半導体ウェーハポリッシャ６０にアクセスできる。コントローラアクセス扉８２により、コントローラ８４（図４）にアクセスできる。コントローラ８４は、装置５０の各部をコントロールするために、インテル４８６プロセッサのような高性能プロセッサを備えている。コントロールパネル８６は、装置５０を操作するために、第２キャビネット５４の前部に設けてある。また、ビデオモニタ８８は、装置の操作をモニタするために、操作パネルに隣接して設けてある。第２キャビネット５４の上部に設けた状態表示ライト９０は、装置５０の状態（例えば、ポリッシングされていないウェーハを挿入したり、ポリッシングされたウェーハを取り出すことの要求）を示す。
【００１９】
図３と４を参照すると、半導体ウェーハマウント装置５６はコントローラ８４によりコントロールされており、サーキュラロボット（巡回ロボット）１００（第２の搬送機構）、ポリッシングブロックラック１０２、ワックスアプリケータ１０４、ポリッシングブロックヒータ１０６、半導体ウェーハ搬送ステーション１０８、及びバキュームプレス１１０を備えている。ブロックラック１０６、ワックスアプリケータ１０４、ブロックヒータ１０６、ウェーハ搬送ステーション１０８、及びバキュームプレス１１０は、サーキュラロボット１００の周囲に環状に配置されている。
【００２０】
装置５０は、それぞれのステーションに多くのセンサ（詳述せず）を有し、これらはコントローラ８４に接続されている。コントローラ８４はセンサを用いて、各ステーションの種々の作業又は操作が実行されているか否かを判定する。一つの作業が終了すると、コントローラは別の作業を開始する。
【００２１】
一般的に、コントローラ８４はサーキュラロボット１００を作動させて一連の工程を実行することができる。当該工程において、ポリッシングブロックと半導体ウェーハは第１キャビネット５２内の種々のステーションの間を移動され、半導体ウェーハをポリッシングブロックにマウントする。具体的に、サーキュラロボット１００はブロックラック１０２からポリッシングブロックを取り上げ、これをワックスアプリケータ１０４に載せる。ワックスアプリケータ１０４はコントローラ８４によりコントロールされ、ポリッシングブロックにワックスをコーティングする。次に、サーキュラロボット１００はポリッシングブロックをブロックヒータ１０６に移動させる。このブロックヒータはコントローラ８４により操作され、ブロックとワックスを加熱する。サーキュラロボット１００は、ウェーハ搬送ステーション１０８から半導体ウェーハを取り上げ、これをバキュームプレス１１０に搬送する。ブロックヒータ１０６がブロックを加熱した後、コントローラ８４はサーキュラロボット１００に信号を送る。このロボット１００は、ブロックを掴み、ワックス面を下に向けてバキュームプレス１００に搬送する。バキュームプレス１１０は次にコントローラ８４によって操作され、ポリッシングブロックのワックス面を半導体ウェーハに対して押圧する。加熱されたワックスは半導体をポリッシングブロックに接着する。
【００２２】
リニアロボット６２はコントローラ８４によりコントロールされ、図３における右側から左側に移動して、ポリッシングブロックと半導体ウェーハをバキュームプレス１１０から取り上げ、それを第１半導体ウェーハポリッシャ５８に隣接する第１温度規制スプレーステーション１１２に搬送する。第１半導体ウェーハポリッシャ５８は、第１（粗）ポリッシングアーム１１４と第１（粗）回転ポリッシングテーブル１１６を構成する。粗ポリッシングアーム１１４はコントローラ８４により操作され、ポリッシングブロックと半導体ウェーハを第１温度規制スプレーステーション１１２から粗ポリッシングテーブル１１６に移動し、半導体ウェーハを回転粗ポリッシングテーブルに対して押し付け、そしてポリッシングブロックと半導体ウェーハを第１及び第２半導体ウェーハポリッシャ５８、６０に隣接する第２温度規制スプレーステーション１１８に搬送する。第２半導体ウェーハポリッシャ６０は、第１ポリシッングアーム１２０と第２ポリシッングアーム１２２とを有する第１ポシッシャを構成している。第１ポリシッングアーム１２０は、ポリシッングブロックと半導体ウェーハを第２温度管理スプレーステーション１１８から第２ポリシッングテーブル１２２へ移動し、半導体ウェーハを回転仕上げポリシッングテーブル１２２に対して押し付け、その後ポリシッングブロックと半導体ウェーハを第２キャビネット５２の第３温度管理スプレーステーション１２４に搬送するために、コントローラ８４で操作される。サーキュラロボット１００は、ポリシッングブロックと半導体ウェーハを第３温度管理スプレーステーション１２４から取り上げ、それらを上下反転し、それらをブロック−ウェーハセパレータ１２６に載せるようにしてある。ブロック−ウェーハセパレータ１２６は、半導体ウェーハをポリシッングブロックから分離するために、コントローラ８４で操作される。
【００２３】
前部オペレータ扉６４の上には、第１キャビネット５２の中に、吸気ファン１３０（図１）が設けてある。ファン１３０は、コントローラ８４により操作され、外気を第１キャビネット５２に引き込む。リント（綿屑）採集機１３２がファン１３０の上に設けてあり、大きな粒子の塵埃及びその他の破片を捕獲する。独立（ＨＥＰＡ）フィルタ１３４は、第１キャビネット５２の全幅及び全深さにわたって広がっており、ファン１３０の下に配置され、小さな粒子の塵埃及びその他の破片を捕獲する。ファン１３０により、第１キャビネット５２内の空気圧は第２キャビネット５４の空気圧よりも大きくなっている。この差圧により、空気は装置の第１ウェーハマウント領域から装置のウェーハポリシッング領域へと流れ、第２キャビネット５４の開口部（扉の隙間）から出て、ポリシッング領域における破片がマウント領域に入るのを最小限に抑える。
また、好適に、装置は、ウェーハマウント領域をウェーハポリシッング領域から分離するために仕切り壁を備えている。これらの仕切り壁は、マウント領域とポリシッング領域との間に、ポリシッングブロックと半導体ウェーハの通路として開口部を設けてもよい。代わりに又は付加的に、仕切り壁には、一つのキャビネット内に、コントローラで制御される扉（図示せず）をキャビネット閉鎖位置から開放位置へと移動可能に設けてもよい。閉鎖位置で、扉はマウント領域とポリシッング領域との間で通路を覆う。開放位置で、扉は通路から揺動して離れ、マウント領域とポリシッング領域との間をポリシッングブロックと半導体ウェーハが通過できるようにする。
【００２４】
図５から図８において、サーキュラロボット１００は、ポリシッングブロックを保持するために、ロボットアーム上にほぼ水平な（ロボット）アーム１４０と、第１及び第２のジョー１４２、１４４を有する。第１ジョー１４２はロボットアーム１４０の外側端部１４６に固定されている。第２ジョー１４４は、ピン１４８とクレビス１５０（図５）によってロボットアーム１４０に連結されている。ローラ１５２はジョー１４２、１４４にピン結合してあり、ジョーが開放位置（図６）から閉鎖位置（図７）へ移動すると、ポリシッングブロックの周囲に係合するようにしてある。
【００２５】
ジョー１４２、１４４の開放位置と閉鎖位置との間の移動は、ロボットアーム１５４（又はジョーシリンダ）内に回動自在に設けた第１空圧シリンダ１５４により行われる。ジョーシリンダ１５４の伸縮ロッド１５６は位置１５８で第２ジョー１４４にピン結合されており、ロッドの縮小によりジョーが閉鎖し、ロッドの伸長によりジョーを開放する。サーキュラロボット１００は、半導体ウェーハを取り上げるために、真空チャック１６０（真空グリッパ）を備えている。真空チャック１６０は可動レール１６２に固定されており（図８）、この可動レール１６２はロボットアーム１４０に固定したガイド１６４に組み合わされている。ロボットアーム１４０の中の第２空圧シリンダ１６６は、ブラケット１７０により真空チャック１６０に連結されたピストンロッド１６８を備えている（図８）。ピストンロッド１６８が進退動作によりガイド１６４中のレール１６２がスライドし、真空チャック１６０を引き込み位置（図５）から進出位置（図８）へと軸方向に移動させる。
【００２６】
ほぼ水平な軸ＸＲについてロボットアーム１４０が回転できるように、ロボットアーム１４０は適当なベアリング１７４（図７）によってロボットアームサポート１７２に設けてある。ロボットアームサポート１７２中の空圧式ロータリアクチュエータ１７６（図７に仮想的で示す）は、軸ＸＲを中心にロボットアームを回転させるために、適当な駆動機構（図示せず）を介してロボットアーム１４０に連結してある。適当な位置決めセンサと組み合わされたコントローラ８４は、ロボットアーム１４０が軸ＸＲを中心に回転する間、該ロボットアーム１４０の位置を求める。
【００２７】
ほぼ垂直な軸１７８は、その上端部においてロボットアームサポート１７２に固定され、その下端部においてベアリングブロック１８４内に回動可能に連結してある。軸１７８はまたベアリング１８６（図５に仮想線で示す）を介して、静止ハウジング１９０に固定された中空シリンダ１８８内に回動自在に設けてある。ほぼ水平な面１９２はベアリングブロック１８４の上端部に固定してあり、シャフト１７８の通路用の第１開口部１９４とナットを含む第２開口部１９４とを備えている。ほぼ垂直なスクリュウ２００はその下端部でハウジング１９０内に回動自在に且つナット１９８に螺合されている。軸１７８は、ナット１９８中でスクリュウ２００を回転することで、垂直軸ＹＲに沿って上昇又は降下される。スクリュウ２００は駆動機構２０２により回転される。この駆動機構２０２は、ハウジング１９０に設けたサーボモータ２０４（レベル位置決めサーボモータ）と、サーボモータにより回転される駆動プーリ２０６、スクリュウ２００にキー結合した駆動プーリ２０８、及びプーリに巻回したベルト２１０とを備えている。レベル位置決めサーボモータ２０４を動作すると、スクリュウ２００が回転し、ロボットアーム１４０が下降位置（図５に仮想線で示す）と上昇位置（図５に実線で示す）との間で垂直方向に移動する。ロボットアーム１４０の垂直位置を直接又は間接に検出するためにセンサが設けてある。センサは、レベル位置決めサーボモータ２０４上にシャフトエンコーダ２０５（例えば、一回転当たり４０００をカウントするシャフトエンコーダ）を備えているのが好ましい。コントローラ８４は、サーボモータ２０４の軸の回転に応答して、エンコーダからパルスを計数し、ロボットアーム１４０の垂直位置を求める。コントローラ８４に電気的に接続された位置決めセンサ２１２はプレート１９２の位置を検出し、ロボットアーム１４０の基準高さを決定する。軸１７８の上端部を囲むベローズ形状のブーツ２１６が、軸が下降した時に圧縮し、軸が上昇したときに広がるようにしてある。
【００２８】
軸１７８とロボットアーム１４０は、周囲に配置されたステーションに対して、又はこれらステーションから、ウェーハとブロックとを移動させるために、軸ＹＲを中心として回転させてもよい。軸プーリ２１８は軸１７８を囲っている。プーリ２１８は中央開口部（図示せず）を有し、その中を軸１７８が通過する。プーリ２１８は軸１７８にスプライン（キー）結合されており、軸は軸プーリと一緒になって回転するが、軸ＹＲに沿って軸プーリに対して移動できるようにしてある。軸プーリ２１８はベルト２２２により駆動プーリ２２０に連結され、駆動プーリはハウジング１９０に固定したサーボモータ２２４（周方向の位置決め用サーボモータ）により回転される。センサ（図示せず）はロボットアーム１４０の回転位置を求めるために設けてある。センサは、周方向位置決めサーボモータ２２４の軸に連結したシャフトエンコーダを備えている。コントローラ８４はエンコーダからのパルスをカウントし、ロボットアームの回転位置を求める。
【００２９】
第１ステーションからポリッシングブロックＢを取り上げて該ブロックを第２ステーションに移動させるために、コントローラ８４はレベル位置決めサーボモータ２０４を起動してサーキュラロボット１００のロボットアーム１４０を上昇させると共に、周方向位置決めサーボモータ２２４を起動してジョーシリンダ１５４上にジョー１４２、１４４を位置させる。次に、コントローラ８４は、ピストンロッド１５６を伸ばしてジョー１４２を開放するジョーシリンダ１５４を起動する。コントローラ８４は再びレベル位置決めサーボモータ２０４を起動してアーム１４０を下降し、ジョー１４２、１４４のローラ１５２をポリッシングブロックＢと同一レベルに位置させる。ジョーシリンダ１５４は続いてピストンロッド１５６を引っ込めるように操作されてジョー１４２、１４４を閉じる。これにより、ローラはポリッシングブロックＢの周囲に係合する。次に、コントローラ８４はレベル位置決めサーボモータ２０４を起動してロボットアーム１４０を上昇させると共に、周方向位置決めサーボモータ２２４を起動してポリッシングブロックＢを第２ステーションの上に位置させる。第２ステーションに載置する前にポリッシングブロックＢを反転する必要があるときは、コントローラ８４はロータリアクチュエータ１７６を起動して、軸ＸＲについてアームを１８０°回転する。次に、コントローラ８４はレベル位置決めサーボモータ２０４を起動してポリッシングブロックＢを第２ステーション上に下降すると共に、ジョーシリンダ１５４を起動してジョー１４２、１４４を開放する。
【００３０】
第１ステーションから半導体ウェーハを取り上げて該ウェーハを第２ステーションに移動させるために、コントローラ８４はレベル位置決めサーボモータ２０４を起動してロボットアーム１４０を上昇させると共に、周方向位置決めサーボモータ２２４を起動して第１ステーション上にサーキュラロボットを位置させる。次に、コントローラ８４は真空チャックシリンダ１６６を起動して半導体ウェーハＷ上で真空チャックを半径方向外側に移動させる。次に、レベル位置決めサーボモータ２０４はロボットアーム１４０を下降する。これにより、真空チャック１６０は半導体ウェーハＷの上部と係合する。次に、コントローラ８４が適当な真空ラインを介して真空チャック１６０に連結された真空ポンプを起動することにより、真空チャックは半導体ウェーハＷを保持する。レベル位置決めサーボモータ２０４が起動されてロボットアーム１４０を上昇し、周方向位置決めサーボモータ２２４が起動されて第２ステーション上にロボットアームを位置させる。半導体ウェーハＷが他のステーションと衝突しないように、ロボットアーム１４０を第１ステーションから第２ステーションに移動する前に、真空チャックシリンダ１６６のピストンロッド１６８を引き込む必要があるかもしれない。次に、ピストンロッド１６８が伸ばされ、第２ステーション上に半導体ウェーハＷを位置させる。次に、コントローラ８４はレベル位置決めサーボモータ８４を起動して第２ステーション上に半導体ウェーハＷを降下し、真空ラインに連結された弁を開放して真空チャック１６０から半導体ウェーハを離す。
【００３１】
このように、サーキュラロボット１００は、ポリッシングブロックと半導体ウェーハを、ウェーハマウント装置のステーションに又はそこから搬送するように動作可能である。
【００３２】
図９、１０において、ポリッシングブロックラック１０２は複数のトレイ２３０を備えており、複数のポリッシングブロック（好ましくは６個）をトレイごとに一つづつ保持するようにしてある。トレイ２３０はキャリッジ２３２上に設けてあり、積み重ねられるようにしてある。キャリッジ２３２は静止ブロックラックサポート２３４に対して垂直に移動できるようにしてある。キャリッジ２３２は一対のほぼ垂直なレール２３６を備えており、これらはブロックラックサポート２３４に固定した対応するガイド２３８の中に乗せてある。ほぼ垂直なスクリュウ２４０はその下端部でベアリング２４２を介してラックサポート２３４に回動自在に設けてある。スクリュウ２４０は螺子付きシャンクを備えており、その下端部からキャリッジ２３２の下端部に固定した螺子付きナット２４４に伸びている。第１プーリ２４６はスクリュウ２４０にキー結合してあり、ベルト２５０によって第２プーリ２４８に連結されている。サーボモータ２５２は、モータマウント２５４によってラックサポート２３４に固定されており、第２プーリ２４８を回転し、それにより第１プーリ２４６とスクリュウ２４０を回転する。スクリュウ２４０の回転によりキャリッジ２３２とトレイ２３０が上昇及び下降する。エンコーダ２５３は、スクリュウ２４０にインデックス（索引）を付けるために、モータ２５２の軸に連結し、コントローラ８４が選択的にモータ２５２を作動してキャリッジ２３２を所望の予め決められたレベルに上昇及び下降するようにしてもよい。
【００３３】
最下部のトレイ２３０はキャリッジ２３２に固定的に取り付けてある。ピン２５６は５つの最上部トレイ（ピボットトレイ）をキャリッジ２３２の細長い垂直フランジ２５８に回動自在に連結しており、これらのピボットトレイがそれぞれ水平軸について対応するピン上で揺動する。ピボットトレイ２３０は、ほぼ水平なブロック保持位置から傾斜位置へとピン２５６について揺動するようにしてある。図９において、２つの最上部トレイは傾斜した位置で示してあり、その他のトレイはブロック保持位置で示してある。ローラ２６０は各ピボットトレイ２３０の端部近傍に設けてあり、（図９に見られるピンの右側に）ピン２５６から水平方向に間隔が設けてある。ローラ２６０は、ラックサポート２３４に固定した一対の傾斜プレート２６２に係合可能としてある。キャリッジ２３２が一つのトレイから別のトレイに持ち上げられると、ピボットトレイ２３０の一つのローラ２６０が傾斜プレート２６２と係合し、これによりトレイがブロック保持位置から傾斜位置へと揺動する。トレイ２３０の上面から伸びるスペーサ２６４により、ブロック保持ステーションにおけるトレイの揺動（図９における反時計回り方向）が禁止される。ほぼ垂直なセンサホルダ２６６は、ラックサポート２３４に固定されたブラケット２６８から上方に伸びている。配列バー２６６は、最下部のトレイ２３０の開口部２７０と、ピボットトレイに設けた開口部２７２（図１０）とを介して伸びており、上端部近傍にセンサ（図示せず）を備えている。センサは、ポリッシングブロックＢがセンサ近傍に設けたトレイ（すなわち、最上部水平トレイ）の上にあるか否かを検出する。
【００３４】
ブロックラック１０２は積層されたポリッシングブロックを保持する。サーキュラロボット１００が最上部のブロックＢをトレイから持ち上げた後、コントローラ８４がモータ２５２を起動し、これによりスクリュウ２４０が回転してキャリッジ２３２を、トレイ間の垂直空間に対応した場所に上昇させる。キャリッジ２３２が上昇すると、ローラ２６０は傾斜プレート２６２と係合し、ローラに加えられている力によりトレイ２３０が隣接するポリッシングブロックＢから離れるように揺動し、この隣接するブロックがサーキュラロボット１００により持ち上げることができる。キャリッジ２３２が所望のレベルに達すると、コントローラ８４はモータ２５２を停止する。
【００３５】
図１１及び図１２において、ワックスアプリケータ１０４は、ポリッシングブロックＢの上面に、適当なワックス接着剤をコーティングするようにしてある。これは、アプリケータ支持構造２７６、アプリケータ支持構造に固定したほぼ円形のボール２７８、水平ターンテーブル２８０、及びワックスアプリケータアーム２８２を備えている。ターンテーブル２８０は、垂直軸２８４の上端部に固定されている。軸２８４は、軸ＹＷを中心に回転するように、適当なベアリング（図示せず）によって、アプリケータ支持構造２７６に回動自在に設けてある。軸２８４は下方に伸びており、その下端部において、アプリケータ支持構造２７６に対して回動自在なシャフト支持構造２８６によって、支持されている。軸２８４は、ベアリングアセンブリ２８８によって、シャフト支持構造２８６に回動自在に設けてある。
【００３６】
シャフト支持構造２８６に設けたサーボモータ２９０は第１プーリ２９２を回転し、これによりベルト２９６を介してプーリ２９４が回転する。第２プーリ２９４は軸２８４にキー結合されており、軸と共に回転する。ターンテーブル２８０は軸２８４に固定されているので、モータ２９０が動作することによりターンテーブルが回転する。アプリケータ支持構造２７６に固定した空圧シリンダ２９８（ターンテーブルシリンダ）は、シャフト支持構造２８６に固定され、下方に突出したピストンロッド３００を備えている。ターンテーブルシリンダ２９８を動作することにより、シャフト支持構造２８６が上昇及び下降し、これにより軸２８６とターンテーブル２８０が上昇及び下降する。ターンテーブル２８０は、該ターンテーブル２８０がボール２７８上に位置した上昇位置から、ボールの中にある降下位置（図示せず）まで、ピストンロッドが進退することにより、垂直に移動する。真空グリッパ（図示せず）はターンテーブル２８０の中央にあり、ターンテーブル上のポリッシングブロックＢを保持する。
【００３７】
ボール２７８はほぼ環状の形をしている。これは、ほぼ漏斗形状の外側部３０２、該外側部の半径方向内方に伸びる環状の底部３０４、及び底部から上方に伸びる円筒形内側部３０６を備えている。排水及び排気ポート（図示せず）が、ボール２７８から液体を排出すると共にガスを排気するために、底部３０４に設けてある。ボール２７８の内側部３０６は、軸２８４の通路となる開口部を備えている。円筒状の幕３０８が軸２８４を囲い、ボールの内側部３０６を覆っており、破片が開口部に侵入するのを防止している。
【００３８】
ワックスアプリケータアーム２８２は、水平に伸びる供給チューブ３１０、該供給チューブを覆う細長いシールド３１２、及び供給チューブの一端部に設けた注ぎ口３１４を備えている。供給チューブ３１０はチューブフィッテイング３１６を介して弁３１８に固定されており、注ぎ口３１４にワックスを供給するようにしてある。弁３１８はフィッテイング３２０によって、円筒サポート３２４に回動自在に設けた直立円筒ロータ３２２に固定されている。供給チューブ３２６は円筒サポート３２４を介して上方に伸び、フィッテイング３２０を介して弁３１８に連結されている。円筒サポート３２４はアプリケータ支持構造２７６に固定されている。細長い円筒部材３２８は、円筒ロータ３２２と同軸に、円筒サポート３２４を介して円筒ロータ３２２から下方に伸びている。レバーアーム３３０（図１１）は円筒部材３２８の下部から横方向に伸びている。レバーアーム３３０は空圧シリンダ３３４のピストンロッド３３２にピン結合されている。空圧シリンダのシリンダは、アプリケータ支持構造２７６にピン結合されている。シリンダ３３４が動作するとロータ３２２とアプリケータアーム２８２が軸ＹＡを中心に回転し、ワックスアプリケータアーム２８２がアプリケーション位置から引き込まれた位置まで揺動する。アプリケーション位置（図１１）において、注ぎ口３１４は、軸ＹＷと直線的に、ターンテーブル２８０の中心上に直接配置される。引き込まれた位置（図１２）では、ワックスアプリケータアーム２８２はターンテーブル２８０から離れるように横方向に揺動する。これは、ポリッシングブロックＢがターンテーブル２８０上に置かれているときのやり方と異なる。
【００３９】
ワックスアプリケータ１０４はまたクリーニングスプレーノズル３３６（図１１）、クリーニングブラシ３３８、及びエッジクリーナ３４０を備えている。クリーニングスプレーノズル３３６は、ターンテーブル２８０上に置かれたポリッシングブロックＢの上面に適当なワックス溶液をスプレーしてポリッシングブロックを清掃するために、ボール２７８の上部近傍に設けてある。スプレーノズル３３６のスプレー角度及びスプレーパターンは、回転しているポリッシングブロックＢの上面全体に上記液をスプレーするのに十分なものである。
【００４０】
クリーニングブラシ３３８は、クリーニング液をスプレーした後、ポリッシングブロックＢの上面を清掃するようにしてある。クリーニングブラシ３３８は、一端に下方に伸びる毛３４４を有する細長いハンドル３４２を備えている。ハンドル３４２の他端は、ロッドレスシリンダ３４８のピストン台３４６に固定されている。ロッドレスシリンダ３４８の細長いバレル３５０はボール２７８の半径方向外側に伸びている。これは、ボール２７８から離れたアウトボード端３５２とボール近傍のインボード端３５４とを備えている。アウトボード端３５２は、アプリケータ支持構造２７６に３５８の位置でピン結合されたブラケット３５６に固定されている。バレル３５０のインボード端３５４は、空圧シリンダ３６４（ブラシ垂直シリンダ）のピストンロッド３６２にピン連結されたブラケット３６０に固定されている。シリンダ３６４は、アプリケータ支持構造２７６にピンで連結してある。ターンテーブル２８０が下端位置にあるとき、ブラシ垂直シリンダ３６４が動作することにより、ロッドレスシリンダ３４８のバレル３５０がピボット点３５８で旋回し、バレルのインボード端３５４を持ち上げて、ポリッシングブロックＢ上に毛３４４を上昇させる。ピストン台３４６の下に固定されたスライド３６６は、一端部をブラケット３５６、３６０の端部に連結したガイドロッド３６８に乗る。ロッドレスシリンダ３４８を動作することにより、ガイドロッド３６８に沿ってピストン台３４６が移動し、ポリッシングブロックＢの面を横切ってブラシ３３８の毛３４４が移動する。ピストン台３４６と係合可能な調整できるストッパ３７０、３７２が、台とブラシ３３８の横移動を規制するために、ブラシ３５６、３６０に固定してある。
【００４１】
エッジクリーナ３４０は、チューブ３７４と、チューブスリーブ３７６とを備えている。チューブ３７４は、クリーニング液をポリッシングブロックＢの周囲に向けるために、軸Ｘｔをボールに対して傾斜させた真っすぐな下部と、ノズル３７８を形成する曲がった上部とを備えている。チューブスリーブ３７６はチューブの直線部分を囲み、軸Ｘｔを中心にスリーブとチューブを回転するように、適当なベアリング（図示せず）によってアプリケータ支持構造の中に回動自在に設けてある。レバー３８０（図１２）はスリーブ３７６から横方向に伸びている。空圧シリンダ３８２（図１１）はアプリケータ支持構造２７６にピン結合してあり、そのピストンロッド３８４はレバー３８０にピン結合してある。ピストンロッド３８４の進退動作により、ノズル３７８がポリッシングブロックＢの周囲を指しておりクリーニング液をその周囲に向けるスプレーポジション（図１２）と、ターンテーブル２８０上で上方及び下降する際にポリッシングブロックＢと接触するのを防止するために曲がった上部がポリッシングブロックＢから旋回して離れたクリアランス位置（図１１）との間で、軸Ｘｔを中心としてチューブが旋回する。
【００４２】
始めに、ターンテーブル２８０は、ポリッシングブロックＢを受けるために、上昇位置にある。サーキュラロボット１００がポリッシングブロックＢをターンテーブル２８０に載置した後、ターンテーブル２８０の真空チャック（図示せず）を介して真空が与えられ、ターンテーブル２８０上でブロックを保持する。次に、コントローラ８４は空圧シリンダ２９８を動作し、これはターンテーブル２８０とポリッシングブロックＢをボール２７８の中に降下させる。コントローラ８４はモータ２９０を駆動し、ターンテーブル２８０とポリッシングブロックＢを旋回させる。次に、クリーニング液がクリーニングスプレーノズル３３６を介してポリッシングブロックＢ上にスプレーされ、ブロックの上面を清掃する（例えば、ブロック上のあらゆるワックスを溶解する）。クリーニング液がスプレーされた後、コントローラ８４はブラシ垂直シリンダ３６４のピストンロッド３６２を伸ばして、バレル３５０のインボード端３５４を上昇し、ロッドレスシリンダ３４８を駆動してクリーニングブラシ３３８の毛３４４を回転するポリッシングブロックの中央上に位置させる。次に、コントローラ８４はブラシ垂直シリンダ３６４のピストンロッド３６２を引き込み、回転するポリッシングブロックＢに対して毛を押し付け、ロッドレスシリンダ３４８を駆動してブロックに沿って半径方向外側にブラシ３３８を移動して破片を除去する。次に、コントローラ８４はアプリケータアームシリンダ３３４を駆動してアプリケータアーム２８２をその引き込み位置から塗布位置に揺動し、弁３１８を開いて液体ワックスを注ぎ口３１４から回転するブロックＢの中央に注ぐ。ポリッシングブロックＢの回転（１００〜７００ｒｐｍの回転数で回転するのが好ましい）により、ワックスはブロックの上面を半径方向外側に移動し、均一厚さ（例えば、５〜１５μｍ）のワックスコーテイングを形成する。コーテイング８４はエッジクリーナシリンダ３８２を駆動し、エッジクリーナ３４０をそのクリアランス（退避）位置からスプレー位置に旋回する。次に、エッジクリーナ３４０はクリーニング液をスプレーしてポリッシングブロックＢの縁及びブロック上面の外側マージン部（例えば３／８インチ幅）からワックスを除去する。ポリッシングブロックＢの上面がワックスで覆われた後、ターンテーブルシリンダが駆動してターンテーブル２８０とポリッシングブロックを持ち上げる。次に、サーキュラロボット１００はターンテーブル２８０からポリッシングブロックＢを持ち上げ、それをポリッシングブロックヒータ１０６に移動させる。
【００４３】
図１３と図１４において、ブロックヒータ１０６は、略箱形の囲い３８６、ポリッシングプロックＢを収容するために囲いの上部に固定した環状プラットフォーム３８８、及びプラットフォーム下のプランジャ３９０を備えている。囲いの中には、仕切壁３９２、３９４、３９６によって、蒸気室３９８、プランジャ室４００、及びコンデンサ室４０２が形成されている。プランジャ室４００は、蒸気室３９８とコンデンサ室４０２の上部に連通している。蒸気室３９８とコンデンサ室４０２の下部は水が充満されるようになっている。また、蒸気室の液体レベルがコンデンサ室の液体レベルと等しくなるように、液体ライン（図示せず）がこれらの室を連結している。
【００４４】
蒸気発生器は、一以上の浸漬型の加熱要素４０４を備えており、蒸気室３９８の中にあって液面下に設けてある。加熱要素４０４は蒸気室３９８の水を沸騰させ、プランジャ室４００を加熱する。蒸気室の圧力を予め決められたレベル以下に保つために、圧力開放弁４０６が蒸気室３９８の上部に設けてある。蒸気室３９８で作られた蒸気を凝縮（コンデンス）するために、コンデンサ４０８がコンデンサ室４０２で液面上に設けてある。高・低液面レベルセンサ４１０、４１２、追加ポート４１４、及びベントチューブ４１６がコンデンサ室４０２に設けてある。低液面レベルセンサ４１２が予め決められた低いレベル以下において液面レベルを検出すると、コントローラ８４は追加ポート４１４に連結した弁（図示せず）を開放し、コンデンサ室４０２に追加の水を導入する。高液面レベルセンサ４１０が予め決められた高いレベルにおいて液面レベルを検出すると、コントローラ８４は弁を閉鎖する。このようにして、コントローラ８４は、予め決められた高レベルと低レベルとの間に液面レベルを維持する。コントローラ８４は、蒸気室３９８からプランジャ室４００を介してコンデンサ室４０２に流れる雰囲気蒸気の安定した流れを維持するために、蒸気発生器とコンデンサ４０８を操作するようにしてもよい。
【００４５】
ポリッシングブロックヒータ１０６のプラットフォーム３８８は、囲い３８６の上部に開口部４２０を形成する周壁４１８を備えている。第１のＯ−リング４２２（図１４）はプラットフォーム３８８の上面に設けた環状凹部に設けてあり、プラットフォームに載置されたポリッシングブロックＢの下側をシールするようにしてある。プランジャ３９０は、開口部４２０を閉鎖する大きさ及び形状としてある。プランジャ３９０は、略円筒部４２４と、該円筒部の回りに設けた放射フランジ４２６とを備えている。円筒部４２４は、プラットフォーム３８８の周壁４１８の内径よりも僅かに小さな外径を有し、プランジャ３９０が上昇したときに、開口部４２０に入る。放射フランジ４２６の環状凹部内の第２のＯ−リング４２８は、プラットフォーム３８８の下側に着座するようにしてある。プランジャ３９０は、囲い内に設けた空圧シリンダ４３０により、囲い３８６内を上昇及び下降する。シリンダ４３０の伸縮自在ロッド４３２は、ほぼその軸に沿って上昇位置（図１４に実線で示す）から下降位置（図１４に仮想線で示す）へとプランジャを移動するように、プランジャ３９０の下側に連結されている。上昇位置において、第２のＯ−リング４２８はプラットフォーム３８８の下側に着座する。プランジャ３９０が上昇位置にあり、ポリッシングブロックＢがプラットフォーム３８８に載置されているとき、ポリッシングブロックの下側、プラットフォームの周壁４１８、及びプランジャ３９０が組み合わされて、シールされた室４３４（図１４）を形成する。シール室を排気するために、プラットフォーム３８８の周壁４１８を通って横方向に伸びる真空ポート４３６を介してシール室４３４に真空ポンプ（図示せず）が接続してある。この下降位置では、プランジャ３９０がプラットフォーム３８８の下から空間を隔てており、蒸気は開口部４２０を通りポリッシングブロックＢの下側に循環される。
【００４６】
最初に、プランジャ３９０は上昇位置にあって蒸気が開口部４２０を通るのを防止する。ポリッシングブロックＢにワックスが塗布された後、サーキュラロボット１００はワックスアプリケータ１０４からブロックを持ち上げ、ワックス面を上にしてそれをプラットフォーム３８８に載置する。次に、コントローラ８４はシリンダ４３０を駆動してピストンロッド４３２を引き込み、これによりプランジャ３９０を下降位置に移動させる。蒸気はプランジャ室４００に流れ、ポリッシングブロックＢの下側（別の面）を加熱する。ポリッシングブロックＢは比較的冷たいので、蒸気はブロック下面で凝縮する。蒸気の凝縮により、ポリッシングブロックＢ及びワックスコーティングに素早く熱が伝えられる。ポリッシングブロックＢとワックスコーティングを約１００℃まで加熱するのに十分な所定時間後、コントローラ８４はシリンダ４３０を駆動してプランジャ３９０を上昇位置に移動させ、真空ポンプを起動してシール室４３４を約７５ｍｍＨｇ（７５トール）まで排気する。シール室４３４における圧力低下により、ポリッシングブロックＢの下側から凝縮物を除去（すなわち気化）する。コントローラ８４は、凝縮物を除去するために十分な所定時間（例えば４５秒）真空を維持し、その後、弁（図示せず）を開放して真空を解除し、室４３４の圧力を第１キャビネット５２の雰囲気圧力と等しい値まで上昇させる。真空が解除された後、サーキャラロボット１００は加熱されたポリッシングブロックＢをポリッシングブロックヒータ１０６から取り除く。
【００４７】
図１５から図１９において、半導体ウェーハ搬送ステーション１０８は、搬送ステーション支持構造４４０、プラットフォーム４４２、複数の半導体ウェーハを収容するカセットを保持するためのカセットホルダ４４４、及びプラットフォーム下に設けたプランジャ４４８とを備えている。支持構造４４０はベース４５０、ベースから横方向に伸びるプランジャサポート４５２、プランジャサポートの一端（図１５の左端）から伸びる第１サイドサポート４５４、及びベースから伸びる第２サイドサポート４５６とを備えている。
【００４８】
カセットホルダ４４４は、ボトムプレート４５８、後部壁４６０、ボトムプレートの前端部から伸びる一対のリップ部４６２、及び壁の上端部近傍に点４６６で後部壁にピン結合されたスイングアーム４６４とを備えている。リップ部４６２と後部壁４６０はカセット４４６の横移動を制限する。スイングアーム４６６上のマイクロスイッチ（図示せず）は、カセットがカセットホルダ４４４にあるか否かを検出する。カセットホルダ４４４はポスト４６８を介してガイドブロック４７０に固定されている。
【００４９】
ガイドブロック４７０は、適当なベアリング（図示せず）を介して、一対の略垂直なガイドロッド４７２に沿って上下にスライドするようにしてある。ガイドロッドは、反対側の端部で搬送ステーション支持構造４４０（図１７）に固定されている。ガイドブロック４７０の上下移動により、カセットホルダ４４４は上昇位置と下降位置との間を移動する。カセットホルダのボトムプレートは、その上昇位置が符号４５８Ｒで、下降位置が符号４５８Ｌで図１６に示してある。ガイドブロック４７０はナット４７４（図１７）を備えており、これは垂直スクリュウ４７６と噛合してガイドブロックに取り付けてある。スクリュウ４７６はその下端部で搬送ステーション支持構造４４０にベアリング４７８を介してその軸を中心として回動自在に設けてある。第１プーリ４８０はスクリュウ４７６にキー結合してあると共に、第２プーリ４８２にベルト４８４によって連結してある。サーボモータ４８６は、搬送ステーション支持構造４４０に固定されており、第２プーリを回転することにより、第１プーリとスクリュウ４７６を回転させる。スクリュウ４７６の回転により、カセットホルダ４４４が上昇及び下降する。コントローラ８４で選択的にモータを駆動してカセットホルダ４４４を所望の高さに上昇及び下降させるように、スクリュウ４７６を支持するエンコータ４８７をサーボモータ４８６のシャフトに連結するのが望ましい。
【００５０】
カセット４４６は、底部４８８、頂上部４９０、後壁４９２、側壁４９４、及び開放前側４９６を備えている。側壁４９４の対向内側面はそれぞれ複数の横方向に伸びるリブ４９８を備えており、これらは複数のウェーハ受け溝を形成している。一方の内面のリブは他方の内面の同様のリブに対応しており、組み合わされて半導体ウェーハＷの周囲に係合して該ウェーハを支持する一対のリブを形成している。カセット４４６には、２５の半導体ウェーハを積層支持するために、２６組のリブ４９８を設けるのが望ましい。
【００５１】
プラットフォーム４４２は静止ストッパ５００、支持構造４４０上を移動可能なカセット５０２を備えている。静止ストッパ５００は略アーチ形状としてある。静止ストッパ５００はその下部においてブラケット５０４に固定されており、このブラケットは固定部材（図示せず）を介して第１サイドサポート４５４に固定されている。静止ストッパ５００は、ベース部５０６、ベース部の前側（図１６及び１８の左側）から伸び、半導体ウェーハＷの周囲に係合するリップ部５０８を備えている。リップ部５０８は、半導体ウェーハＷのアーチ形状にほぼ対応したアーチ形状をしている。
【００５２】
キャリッジ５０２は、ほぼ平坦な上面５１０と、該上面かの後端部から伸びて、半導体ウェーハＷの周囲に係合するリップ部５１２とを備えている。キャリッジ５０２は、ロッドレスシリンダ５１６にキャリッジ支持部材５１８、５２０、５２２を介して取り付けてある。ピストン台５１４は、ロッドレスシリンダ５１６のバレル５２４に沿って移動する。５２４はその一端が第１サイドサポート４５４に連結され、他端が第２サイドサポート４５６に連結されている。ガイドブラケット５２６はピストン台５１４の底面から下方に伸び、第１と第２のサイドサポート４５４、４５６の間で水平位置に設けたガイドロッド５２８上に摺動自在に支持されている。第１と第２のキャリッジ規制ストッパ５３０、５３２３はサイドサポート４５４、４５６に固定され、キャリッジ５０２の移動を規制するために、ガイドブロック５２６に係合可能としてある。ロッドレスシリンダ５１６を駆動すると、キャリッジ５０２が第１（後退）位置（図１８）から第２（前進）位置（図１５、１６、及び１９）に移動する。後退位置において、キャリッジ５０２は、ウェーハ保持カセット４４６内に位置して、半導体ウェーハＷと係合する。前進位置において、キャリッジ５０２は半導体ウェーハを静止ブロック５００上の位置に移動させる。規制ストッパ５３０、５３２の位置は、キャリッジ５０２の移動範囲を設定するように調整してもよい。この範囲は、カセット４４６に収容される半導体ウェーハの大きさによって異なる。
【００５３】
プランジャ４４８は、プランジャサポート４５２に設けた空圧シリンダ５３６（プランジャシリンダ）の第１ピストンロッド５３４（図１９）に固定されている。プランジャシリンダ５３６を駆動すると、プランジャ４４８が下降位置（図１６及び１８）と上昇位置（図１９）との間を移動する。下降位置では、プランジャの上端部はプラットフォーム４４２の下から離間している。上昇位置では、プランジャ４４８はキャリッジ５０２の円形開口部５３８（図１９）に入り、プランジャの上面が実質的にキャリッジ上面５１０と同じ高さになる。プランジャシリンダ５３６は、シリンダから下方に伸びる第２ピストンロッド５４０を設けるのが好ましい。規制支持プレート５４２は第２ピストンロッド５４０の下端部近傍に固定されている。第１と第２のプランジャ規制ストッパ５４４、５４６は規制支持プレート５４２に固定されている。第１規制ストッパ５４４は第１ボルトを備えている。このボルトは、規制支持プレート５４２からプランジャサポート４５２の開口部（図示せず）を介して上方に伸びる第１シャンク５４８を備えている。第１シャンク５４８の上端部に設けたヘッド５５０は、プランジャ４４８が下降位置にあるとき、プランジャサポート４５２の上面と係合する。第２規制ストッパ５４６は第２ボルトを備えており、これは規制サポートプレート５４２から上方に伸びる第２シャンク５５２と、該第２シャンクの上端部のヘッド５５４とを備えている。第２ボルトのヘッド５５４は、プランジャ４４８が上昇位置にあるとき、プランジャサポート４５２の下面に係合する。プランジャ４４８は、サーキュラロボット１００の真空チャック１６０が半導体ウェーハの上側部に係合すると、半導体ウェーハＷの下面を支持する。
【００５４】
搬送ステーション支持構造４４０のベース４５０はあり継ぎスライダ５５８の上部材５５６に固定されている。あり継ぎスライダ５５８の下部材５６０は、適当な構造（図示せず）を介して、サーキュラロボット１００の支持構造（図示せず）に固定されている。上部材５５６のあり継ぎは下部材のあり継ぎと一緒になって、下部材に対して上部材にスライドできるようにしている。あり継ぎスライダ５５８により、サーキュラロボット１００に対して搬送ステーション１０８の位置を調整するために、該搬送ステーション１０８は前後方向（すなわち、サーキュラロボット１００（図５）の回転軸ＹＲに向かって又離れる方向）に移動することができる。
【００５５】
まず、カセット４４６は上昇位置にあり、キャリッジ５０２は前進位置にある。コントローラ８４は、ロッドレスシリンダ５１６を駆動し、キャリッジ５０２を後退位置に移動させる。また、サーボモータ４８６を起動して、カセット内に残っている最下部の半導体ウェーハがキャリッジ５０２の上面に乗っているところまで、カセットホルダ４４４を下降する。次に、コントローラ８４は、キャリッジ５０２のリップ部５１２が半導体ウェーハの周囲に係合して該ウェーハをカセットから引き上げるために、ロッドレスシリンダ５１６を駆動してキャリッジ５０２を前方に移動する。ロッドレスシリンダ５１６はキャリッジ５０２をその前進位置に移動し、そこで半導体ウェーハＷの周囲が静止ストッパ５００のリップ部５０８と係合する。次に、コントローラ８４はプランジャシリンダ５３６を駆動してプランジャ４４８をその上昇位置に移動させて半導体ウェーハＷを支持する。次に、サーキュラロボット１００の真空チャック１６０が下降し、半導体ウェーハＷを把持する。サーキュラロボット１００は半導体ウェーハＷを持ち上げ、これを真空プレス１１０に載置する。
【００５６】
図２０及び２１において、真空プレス１１０はウェーハプレスステーションを構成しており、ディスク形状のウェーハ台座５６６、ウェーハ台座を囲む環状ポリッシングブロックキャリア５６８、ウェーハ台座上に設けられ、ウェーハ台座上で半導体ウェーハＷに対してブロックキャリア上のポリッシングブロックＢを押圧するプラテン５７０を備えている。ウェーハ台座５６６は、プレス支持構造５７４に固定されたベースプレート５７２上に固定して設けてある。ブロックキャリア５６８は、ベースプレート５７２の下に設けたアンダーキャリッジ５７６に３個以上の螺子付き固定部材５７８で固定されている。それぞれの固定部材５７８は、ベースプレート５７２のクリアランス開口部５８０を介してブロックキャリア５６８からアンダーキャリッジ５７６に向けて下方に伸びている。固定部材５７８がベースプレート５７２と係合しないように、開口部５８０の径は固定部材５７８の径よりも大きくしてある。
【００５７】
スプリングハウジング５８２はベースプレート５７２の下面に固定されており、アンダーキャリッジ５７６を囲っている。スプリングハウジング５８２中のヘリカル圧縮スプリング５８４は、アンダーキャリッジ５７６とブロックキャリア５６８を上方に付勢する。ブロックキャリア５６８とアンダーキャリッジ５７６は、ウェーハ台座５６６に対して、上昇位置（図２０）から下降位置（図２１）に移動できるようにしてある。スプリング５８４のばね定数は、アンダーキャリッジ５７６、ブロックキャリア５６８、及びブロックキャリア５６８に設けたポリッシングブロックＢの重量を支持するのに十分であることが望ましい。下方に伸びる円筒ステム５８６はその上端部においてベースプレート５７２の下面に固定されている。クリアランス開口部５８８はアンダーキャリッジ５７６に設けてあり、円筒ステム５８６が通れるようにしてある。円筒ステム５８６の周囲に設けたスリーブ５９０はアンダーキャリッジ５７６の下面に固定されている。ベアリング５９２は、円筒ステム５８６とスリーブ５９０との間に設けてあり、これによりスリーブとアンダーキャリッジ５７６がステム上を上下できる。スリーブ５９０、円筒ステム５８６、及びベアリング５９２により、キャリアが上下する際に、ブロックキャリア５６８が傾くのが防止される。
【００５８】
開口ボトムフード５９４は、ウェーハ台座５６６、ブロックキャリア５６８、及びプラテン５７０を包む形状としてある。これは、上壁５９６と、上壁に付属した環状側壁５９８とを備えている。側壁５９８はその下端部に連続したＯリングシール６００が設けてあり、ベースプレート５７２の上面に対してシールするようにしてある。シール６００がベースプレート５７２に着座すると、フード５９４は密閉室６０２を形成する。フード５９４がベースプレート５７２にシールされると室を排気するように、スプリングハウジング５８２近傍の真空ライン６０４は室６０２と連通している。ピボットアーム６０６は、側壁５９８に固定され、該側壁から横方向に伸びている。ピボットアーム６０６は、ピン６０８によって、ベースプレート５７２から上方に伸びる複数のタブ６１０（その一つだけが図２０に示してある。）に連結されている。フード５９４は、閉鎖位置（図２０に実線で示す）から開放位置（図２０に仮想線で示す）に、ピン６０８を中心として揺動するようにしてある。ピボットアーム６０６は、位置６１２で、プレス支持構造５７４に位置６１８でピン結合された空圧シリンダ６１６（フードシリンダ）のピストンロッド６１４にピン結合してある。ピストンロッド６１４はフードシリンダ６１６からベースプレート５７２の開口部（図示せず）を介して上方に伸びている。ピストンロッドを引き込むと、フード５９４をその開放位置に上昇させる。
【００５９】
別の空圧シリンダ６２０（プラテンシリンダ）がフード５９４の上壁５９６に設けてある。プラテンシリンダ６２０は下方に伸びるピストンロッド６２２（図２１）を備えており、このピストンロッドはプラテンを上下するためにプラテン５７０に連結されている。ピストンロッド６２２を伸ばすと、ブロックキャリッジ５６８上のポリッシングブロックＢに対してプラテン５７０を下方に移動し、ウェーハ台座５６６上の半導体ウェーハＷに対してポリッシングブロックＢを押圧する。
【００６０】
半導体ウェーハＷは、真空プレス１１０で互いに接着されたときに該半導体ウェーハの重心がポリッシングブロックＢの中心に位置するように、ウェーハ台座５６６上に設定される。これは、ウェーハチャックがウェーハ搬送ステーション１０８からウェーハを取り上げたときに、サーキュラロボット１００の真空チャック１６０に対して半導体ウェーハＷの位置を調節することにより行われる。その位置は、ロボットアーム１４０の真空チャックシリンダ１６６のピストンロッド１６６の伸出量を調節することにより調整してもよい。これに代えて、又は付加的に、その位置は、搬送ステーション１０８のあり継ぎスライダ５５８（図１６及び１７）の上部材５５６を下部材５６０に対して移動させて搬送ステーション１０８（及びそのプラットフォーム）をサーキュラロボット１００の軸ＸＲに接近又は離間させることにより調整してもよい。横方向位置は、真空チャックシリンダ１６６がウェーハをウェーハ搬送ステーション１０８から持ち上げる際に、ロボットアーム１４０の周辺位置をその垂直軸ＹＲを中心として修正することにより調整してもよい。
【００６１】
まず始めに、フード５９４は開放位置にある。サーキュラロボット１００は半導体ウェーハＷを半導体ウェーハ搬送ステーション１０８から持ち上げ、該ウェーハをウェーハ台座５６６に載置する。サーキュラロボット１００は次にポリッシングブロックＢをブロックヒータ１０６から持ち上げ、そのワックス面を下方に向けてブロックキャリア５６８に載置する。半導体ウェーハＷ及びポリッシングブロックＢは、ポリッシングブロックＢの重心がウェーハの重心に位置するように置かれる。スプリング５８４の付勢力により、プラテンシリンダ６２０が動作するまで、半導体ウェーハＷ上に間隔を置いてポリッシングブロックＢは保持される。次に、コントローラ８４はフードシリンダ６１６を駆動してフード５９４をその閉鎖位置に下降し、ベースプレート６７２に対してシール６００を着座させる。真空ポンプ（図示せず）は真空ライン６０４に接続されており、コントローラ８４により駆動されて室６０２を排気する。圧力センサ６２４で検出した室６０２の圧力が予め決められたレベル以下になると、コントローラ６０２は真空ポンプを停止する。室６０２は１０ｍｍ．Ｈｇ ａｂｓ．（１０トール）以下に排気するのが好ましい。プラテンシリンダ６２０は次にコントーラ８４によって駆動され、ポリッシングブロックＢに対してプラテン５７０を下降し、ポリッシングブロックＢのワックスで覆われた面を半導体ウェーハＷに押し付ける。押圧力をウェーハＷ上に均等に分散するために、弾性パッド（図示せず）をウェーハ台座５６６上に設けるのが望ましい。ワックスコーティングによって、半導体ウェーハＷはポリッシングブロックＢに接着される。室６０２を排気することによって、半導体ウェーハＷとワックスコーティングとの間に気泡が入るのが防止されるか、少なくとも気泡を許容できる非常に小さな大きさ及び／又は量にすることができる。半導体ウェーハがポリッシングブロックＢに接着されると、室６０２は第１キャビネット５２の雰囲気圧力に調整され、フード５９４は開放位置に揺動される。ポリッシングブロックＢと半導体ウェーハＷは次にリニアロボット６２によって真空プレス１１０から持ち上げられ、第１温度規制スプレーステーション１１２に運ばれる。
【００６２】
図２２から２４において、リニアロボット６２は、略垂直な支持プレート６３０、該支持プレート上に回動自在に設けた略垂直なシャフト６３２、シャフトの上端部から横方向に伸びるアーム６３４、及びポリッシングブロックを把持する真空チャック６３５を備えている。スライド部材６３７は支持プレート６３０に固定されており、略長い整列ビーム６３６（図３及び２４）に固定された一対の平行なレール６４１に沿ってスライドするように形成された溝６３９を備えている。整列ビーム６３６は、温度管理スプレーステーション１１２、１１８、１２４と荒ら仕上げポリッシングアーム１１４、１２０を整列した状態で支持する支持構造である。これは、実質的に第２キャビネット５４の全幅に亘って第１キャビネット５２に伸びている。細長いスクリュウ６３８はレール６４１の間に平行に存在しており、整列ビーム６３６にその軸を中心として回動自在に取り付けてある。レール６４１とスクリュウ６３８は実質的に第２キャビネット５４の全幅に亘って伸びている。溝付きブロック６４０はスクリュウ６３８のシャンク部に螺子が切ってあり、ブラケット６４２（図２３）によって支持プレート６３０に固定されている。第１プーリ６４４（図２３）はスクリュウ６３８にキー結合してあり、ベルト６４８によって第２プーリ６４６に連結してある。サーボモータ６５０はモータブラケット６５２によって整列ビーム６３６に固定されており、第２プーリ６４６を回転し、それによって第１プーリ６４４とスクリュウ６３８を回転する。スクリュウ６３８がその軸を中心に回転すると、スクリュウ６３８のシャンクに沿ってブロック６４０が移動し、支持プレート６３０がレール６４１に沿って移動する。センサ６５１は、支持プレート６３０の横方向位置を直接又は間接的に検出するために設けてある。センサは、サーボモータ６５０のシャフトに連結されたシャフトエンコーダを備えているのが望ましい。コントローラ８４は、モータ６５０の動作に応答してエンコーダからのパルスをカウントし、支持プレート６３０の位置を決定する。
【００６３】
スリーブプレート６５４は支持プレート６３０の一方の面から伸びている。スリーブプレート６５８は円筒スリーブ６５６をベアリング６５８、６６０を介して軸ＹＬを中心にスリーブを回動自在に支持している。円筒スリーブ６５６はシャフト６３２を中心として同軸に設けてある。これは、スリーブに対してシャフトが上下動作するように、スリーブの中でシャフト６３２をベアリングを介してスライド自在に支持している。シャフト６３２は、ブラケット（図２４）によって支持プレートに固定した第１空圧シリンダ６６２によって上下動される。第１シリンダ６６２のピストンロッド６６６はシャフト６３２と一直線上にシリンダから上方に伸び、コネクタブロック６６８に固定されている。コネクタブロック６６８はシャフト６３２の下端を支持している。ピストンロッド６６６を伸ばすと、軸ＹＬに沿ってシャフト６３２が上方に移動し、アーム６３４を上昇位置（図２３に実線で示す）に移動させる。ピストンロッド６６６を引き込むと、シャフト６３２は下降し、アーム６３４は下降位置（図２３に仮想線で示す）に移動する。シャフト６３２の上部に設けたベローズ形式のブーツ６７０がその下端部においてスリーブ６５６に連結されると共にその上端部においてアーム６３４に連結されて、スリーブの中に破片が入るのが防止されている。
【００６４】
アーム６３４はまた軸ＹＬを中心として、第１方向（図２２に実線で示す）から第２方向（図２２に仮想線で示す）に揺動するようにしてある。第１方向において、アーム６３４はレール６４１にほぼ平行である。第２方向において、アーム６３４はレールにほぼ垂直である。アーム６３４は、ウェーハチャック６３５が真空プレス上に位置し、リニアロボットがレール６４１に沿って移動する際には第１方向にあるのが望ましい。アーム６３４は、第１温度管理スプレーステーション１１２上にポリッシングブロックＢとウェーハＷを載置するために、第２方向に移動させられる。アーム６３４の揺動は、スリーブ６５６の回転によって行われる。スリーブ６５６はその軸を中心に、支持プレート６３０に固定したブラケット６７４にピン結合した第２空圧シリンダ６７２で回転される。第２シリンダ６７２のピストンロッド６７６（図２２）は、スリーブ６５６に固定したレバー６７８にピン結合されている。ピストンロッド６７６を引き込むとスリーブ６５６が回転（図２２に示す時計回り方向）し、アーム６３４をその第１方向に回転する。ロボット６７６を伸ばすとスリーブが回転（図２２に示す反対時計回り方向）し、アーム６３４が第２方向に回転する。第２シリンダ６７６はアーム６３４をその第１方向から第２方向に約９０度揺動する。プレート６５４、６３０に固定された第１と第２の機械的ストッパ６８０、６８２は、それぞれスリーブ６５６の回転を規制するようにしてある。
【００６５】
半導体ウェーハＷがポリッシングブロックＢに設けられた後、コントローラ８４はサーボモータ６５０を起動してスクリュウ６３８を回転し、真空チャック６３５が真空プレス１１０でポリッシングブロックに直接載る位置まで、支持プレート６３０をレール６４１に沿って移動させる。次に、コントローラ８４はシリンダ６６２を駆動してアーム６３４を所定の場所まで下降させる。この所定場所で、真空チャック６３５はポリッシングブロックＢの第２（上）面と係合し、半導体ウェーハＷはポリッシングブロックの第１面（下面）に固定される。次に、コントローラ８４は真空チャック６３５を駆動し、ポリッシングブロックＢの第２面を把持する。アーム６３４はその後上昇され、スクリュウ６３８は反対方向に回転して、支持プレート６３０をレール６４１に沿って第１温度管理スプレーステーション１１２の近傍位置に送り戻す。支持プレートがステーション１１２の近傍に到着すると、コントローラ８４はシリンダ６７２を駆動してアーム６３４を第１方向から第２方向に約９０度回転して、半導体ウェーハＷとポリッシングブロックＢを第１温度管理スプレーステーション１１２上に位置させる。アーム６３４は次に下降位置に移動され、真空チャック６３５がポリッシングブロックＢを解放して、ポリッシングブロックをウェーハを下にして第１スプレーステーション１１２に預ける。
【００６６】
図２５において、第１温度管理スプレーステーション１１２は、整列ビーム６３６に固定されたシンク６８６と、該シンク内にあるスプレー装置６８８とを備えている。シンク６８６は、ボール６９０と、ボール底部に設けたドレイン装置６９２とを備えている。ボール６９０の上縁部６９４は、ポリッシングブロックＢを受けるプラットフォームを構成している。ボール６９０とポリッシングブロックＢとの間の漏れを防止するために、上縁部６９４にＯリングシール６９６を設けるのが好ましい。スプレー装置６８８は、ボール６９０から横方向に伸びる供給チューブ６９８と、温度管理された液体（好ましくはイオンを除去した水）をポリッシングブロックＢ及びウェーハＷにスプレーするスプレーノズル７００とを備えている。温度管理された液体をスプレーすることにより、ポリッシングブロックＢと半導体ウェーハＷの温度を、接着温度（好ましくは８５〜１００℃）から、半導体ウェーハが粗磨き装置によって磨かれる温度（好ましくは５０〜７０℃、さらに好適には５８〜６２℃）まで実質的に減少させる。液体の温度は制御（例えば加熱するか冷却する）してもよい。または、地下水であってもよい。しかし、液体の温度は、スプレーする各半導体ウェーハに対してそれぞれ一定とすべきである。
【００６７】
第２及び第３の温度管理スプレーステーション１１８、１２４は詳細に示していない。しかし、これら３つの温度管理スプレーステーションは同一で、第１のスプレーステーションに関する説明は第２及び第３のスプレーステーションに対しても十分なものである。
【００６８】
半導体ウェーハＷがポリッシングブロックＢに設けられた後、リニアロボット６２がブロックとウェーハを真空プレス１１０から持ち上げ、該ブロックのウェーハ側をボールプラットフォーム６９４に載置する。次に、コントローラ８４はスプレーステーション１１２を駆動して、温度管理された液体をポリッシングブロックＢの下面（第１面）及び半導体ウェーハＷの下面（第２面）に所定時間（例えば１５〜２５秒）スプレーする。第１（粗）ポリッシャのポリッシングアームがポリッシングブロックＢと半導体ウェーハＷをボールプラットフォーム６９４から持ち上げ、半導体ウェーハを粗ポリッシャのポリッシングテーブルに対して押し付ける。
【００６９】
図２６において、粗ポリッシングテーブル１１６は、ポリッシングテーブルアセンブリ７０６、テーブルアセンブリを支持するために上端部をテーブルに固定した直立中空シャフト７０８（テーブルシャフト）、及びテーブルアセンブリから出るポリッシング溶液を集める固定パン７０８を備えている。テーブルシャフト７０８は、箱形サポート７１０の中に、上部及び下部ベアリング７１２、７１４を介して、テーブルシャフトの軸ＹＴを中心としてポリッシングテーブルアセンブリ７０６を回転するように回動自在に設けてある。箱形サポート７１０は整列ビーム６３６に固定するのが好ましい。テーブルシャフト７０８は、第１キャビネット５２に設けたモータ７１８（テーブルモータ）、モータのシャフトにキー結合した駆動プーリ７２０、テーブルシャフト７０８にキー結合した大きな従動プーリ７２２、及びプーリに巻回した３つのベルト７２４を有するテーブル駆動機構７１６によって回転される。テーブルモータ７１８を駆動すると、軸ＹＴを中心としてテーブルアセンブリ７０６が回転する。テーブルモータ７１８は、モータのシャフトに連結したシャフトエンコーダを有するサーボモータであるのが好ましい。コントローラ８４はエンコーダを使用してテーブルアセンブリ７０６の回転速度を変化させる。
【００７０】
パン７０８は略環状をしており、内側縁７２８と外側縁７３０を形成する環状底プレート７２６を備えている。外側壁７３２は底プレートの外側縁７３０から上方に伸び、内側壁７３４は内側縁７２８から上方に伸びている。ポリッシング中にテーブルアセンブリ７０６上に注がれたポリッシング溶液はテーブルアセンブリ７０６の周囲から流れ出て、パン７０８に流れ込む。ドレイン装置（図示せず）は、採取された溶液を排水するためにパン７０８に設けてある。また、パンに集められた特定材料を洗い流すために水チューブ７３６、７３８がパン７０８に設けてある。スリングシールド７４０が、跳ね返ったポリッシング溶液をパンに跳ね返すために、パン７０８から上方に伸びている。
【００７１】
図２６から２８において、ポリッシングテーブルアセンブリ７０６は、セラミック製の上テーブル７４２、セラミックテーブルの下側に固定した金属製（好ましくはステンレス）のサブテーブル７４４、及びサブテーブルの下側に固定した温度規制装置７４６を備えている。交換自在なポリッシングパッド７４８（ポリッシング部材を構成している）はセラミックテーブルの上面に接着剤で固定されている。粗ポリッシャのポリッシングパッド７４８は、重合レジンを含浸させた合成繊維のフェルト（デラウエア州ニューアークのローデル・インコーポレイティッド、カルフォルニア州サニーベールのネガシ・カルフォルニア・コーポレーション、及びイリノイ州エルムフーストのフジミ・コーポレーションから商業的に利用可能なパッド）である。サブテーブル７４４は鋼板を加工して形成してもよい。サブテーブル７４４によって、セラミックテーブル７４２の強度が向上する。ポリッシング溶液がサブテーブル７４４及び温度規制装置７４６から跳ね返るのを防止するために、環状のスカート部７５０をセラミックテーブル７４２の下側に設けるのが望ましい。
【００７２】
温度規制装置７４６は、サブテーブル７４４の下側に固定したディスク形状のプレート７５２、液体噴射アセンブリ７５４、及び液体ドレーンアセンブリ７５６（図２８）を備えている。液体噴射アセンブリ７５４は温度管理された液体（例えば水）をプレート７５２の上面で形成された流体溝７５８、及びサブテーブル７４４の下側に形成された一連の連結溝７６２（好ましくは放射溝につながれた同心溝）に導入する。液体噴射アセンブリ７５４は、テーブルシャフト７０８の軸方向穴を通って延在する入口チューブ７６４と、テーブルシャフト７０８に設けた半径方向穴を通って外側横方向に伸びる連結チューブ７６６、内部流体通路７７０を有する噴射ブロック７６８とを備えている。連結チューブ７６６は、その一端が取付具７７２を介してテーブルシャフト７０８に接続され、他端が取付具７７４を介して噴射ブロック７６８に接続されている。接続チューブ７６６は、テーブルシャフト７０８の入口チューブ７６４に流体連結されている。噴射ブロック７６８は螺子付き固定部材７７６を介してジャケットプレート７５２に固定されている。噴射ブロック７６８の内部流体通路７７０は、ジャケットプレート７５２を介して開口部７７８に整列されている。入口チューブ７６４を介して上方に流れる温度規制流体は連結チューブ７６６及び噴射ブロック７６８を介して液体チャンネル７５８に流れる。液体チャンネル７５８は、サブテーブル７４４の下側に曲がりくねった液体通路を形成しており、これを介して温度規制流体が通過する。
【００７３】
流体ドレーンアセンブリ７５６は、ジャケットプレート７５２の下側に接続されて液体チャンネル７５８に連通した４つのチューブエルボ７８０を備えている。この４つのエルボ７８０は２つのＴ形取付具７８２にチューブ７８４を介して連結され、Ｔ形取付具はドレーンマニフォールド７８６に曲がったチューブ７８８と取付具７９０を介して接続されている。ドレーン連結チューブ７９２は、その一端が取付具７９４を介してドレーンマニフォールド７８６に接続され、他端が取付具７９６を介してテーブルシャフト７０８に接続されている。排出通路７０８は入口チューブ７６４の外側表面とテーブルシャフト７０８内の軸方向穴の壁とで形成されており、排出された液体を排水するために、テーブルシャフトを通り下方に伸びている。
【００７４】
ポリッシングの間、温度規制流体が液体チャンネル７５８に噴射アセンブリ７５４を介して導入され、ドレーンアセンブリ７５６を介してチャンネルから排水される。流体は一定速度及び一定温度（好ましくは２５〜５０℃）でチャンネル７５８に導入するのが好ましい。液体の流速と温度は一定であるので、サブテーブル７４４とセラミックテーブル７４２の温度勾配（すなわち、サブテーブル下面からセラミックテーブル上面までの温度差）は、粗ポリッシングテーブル１１６により行われる各ポリッシングサイクルについて、実質的に一定に保たれる。換言すれば、一つの半導体ウェーハをポリッシングする間、ポリッシングテーブルアセンブリ７０６の温度勾配は、後にポリッシングされる半導体ウェーハのポリッシングの間の温度勾配と同一である。この一定温度勾配を維持することにより、テーブルアセンブリ７０６のポリッシング面（すなわち、ポリッシングパッド７４８の上面）の形は、複数の連続してポリッシングされたウェーハについて、一定に保たれる。
【００７５】
図２６及び２９〜３１において、粗ポリッシングアーム１１４は、整列ビーム６３６から伸びる直立シャフト８００（ポリッシングアームシャフト）、ポリッシングアームシャフトの上端に設けたアーム部材８０２、及びポリッシングブロックを保持するためにアーム部材に設けたチャックアセンブリ８０４（後述する）を備えている。ポリッシングアームシャフト８００は、垂直軸ＹＰを中心として回転するように、整列ビーム６３６によって回動自在に支持されている。支持部材８０６はシャフト８００の上端部に固定されている。同心的に配置されたピン８０８（図２６にはその中の一つだけ表示している。）は支持部材８０６から横方向に伸びている。アーム部材８０２はピン８０８にベアリング８１０によって接続されている。このベアリングによって、アーム部材８０２は水平軸を中心としてピン８０８の上で回転することができる。アーム部材８０２は、支持部材８０６から伸びるブラケット８１６に８１４でピン結合した空圧シリンダ８１２（アームシリンダ）によってピン８０８に回動可能に連結してある。アームシリンダ８１２のピストンロッド８１８は、アーム部材８０２に８１９でピン結合されている。ピストンロッド８１８を伸ばすと、アーム部材８０２とチャックアセンブリ８０４を下降位置（図２６に実線で示す）から上昇位置（図２６に仮想線で示す）に移動させる。下降位置では、チャックアセンブリ８０４に保持されたポリッシングブロックＢの下側に接着された半導体ウェーハＷは、粗ポリッシングパッド７４８に対して押圧される。上昇位置では、半導体ウェーハＷとポリッシングブロックＢはポリッシングパッド７４８から離間される。
【００７６】
アームシリンダ８１２の空気圧は、半導体ウェーハＷをポリッシングパッド７４８に押圧する圧力が変化するように、コントローラ８４で可変制御するのが好ましい。第１キャビネット５２の上パネルに設けた赤外線温度センサ（図示せず）がポリッシングパッド７４８の温度を検出する。この温度センサは、ポリッシング温度を監視するために、ポリッシングブロック機能で半導体ウェーハが直前まで接触していたパッド部分に向けるのが好ましい。コントローラ８４は、ポリッシング温度を制御するために、赤外線センサで検出した温度に応じて、アームシリンダ８１２で加えられる圧力を制御してもよい。換言すれば、センサで検出した温度が上昇している場合、コントローラ８４はシリンダ８１２の圧力を減少し、温度が減少している場合には、コントローラ８４は圧力を増加するようにしてもよい。このようにして、ポリッシング中のポリッシング温度は一定に維持される。  粗ポリッシングアーム１１４は、その軸ＹＰを中心として、第１位置から第２位置、さらに第２位置から第３位置へと回転する。第１位置において、チャックアセンブリ８０４は第１温度管理スプレーステーション１１２上に置かれる。第２位置において、チャックアセンブリ８０４は粗ポリッシングテーブル１１６上に置かれる。第３位置において、チャックアセンブリ８０４は、第２温度管理スプレーステーション１１８の上に置かれる。ポリッシングの間、すなわちポリッシングアーム１１４が第２位置にあるとき、ポリッシングアームシャフト８００は軸ＹＰを中心として振動して、チャックアセンブリ８０４を前後（図３の左右）に振動させる。
【００７７】
図２９〜３１において、第１、第２、又は第３位置への粗ポリッシングアーム１１４の移動は、コントローラ８４で制御されるサーボモータ８２０（ポリッシングアームモータ）によって行われる。ポリッシングアームモータ８２０はモータブラケット８２２を介して振動プレート８２４に固定されている。振動プレート８２４は、ベアリングアセンブリ８２６によって、ポリッシングアームシャフト８００の下端部に回動自在に接続されている。以下に説明するように、振動プレート８２４は、ポリッシングアームシャフト８００の軸ＹＰを中心として回転するようにしてある。しかし、振動プレート８２４は、粗ポリッシングアーム１１４の移動中、図２６に示す位置で、３つの位置のいずれかに解除自在に固定されている。駆動プーリ８２８はポリッシングアームモータ８２０のシャフトにキー結合されており、従動プーリ８３０はポリッシングアームシャフト８００にキー結合されている。ベルト８３２はプーリ８２８、８３０に巻回され、モータ８２０の駆動に基づいて、従動プーリ８３０とポリッシングアームシャフト８００が回転するようにしてある。シャフトエンコーダ（図示せず）と組み合わせたコントローラ８４は、軸ＹＰを中心として回転する間、ポリッシングアームシャフト８００の位置を検出する。指示ホイール８３４がポリッシングアームシャフト８００にこれと共に回転するようにキー結合されている。指示ホイール８３４は、第１、第２、及び第３の指示溝８３６、８３８、８４０を備えている。指示溝は、指示ホイール８３４の周囲から半径方向内方に伸びている。第３の指示溝８４０は、第１の指示溝８３６から約１８０度反対側に位置させてある。第２の指示溝８３８は、第１の指示溝８３６から約９０度、及び第３の指示溝８４０から約９０度隔てた位置に設けてある。
【００７８】
ローラ８４２は指示溝に嵌まる大きさとしてあり、振動プレート８２４に８４６でピン結合された短いピボットアーム８４４にピン結合してある。ポリッシングアームシャフト８００が第１、第２、又は第３の位置のいずれかに移動されると、指示溝の一つがローラ８４２と整列し、これは指示溝に圧し込まれて、指示ホイール８３４とポリッシングアームシャフト８００を、振動プレート８２４に対して固定された位置に固定する。ローラ８４２は、振動プレート８２４にピン結合された空圧シリンダ８４８によって、指示溝と係合したり、係合が外れたりする。指示シリンダ８４８のピストンロッド８５２は、ピボットアーム８４４に８５４でピン結合されている。ピストンロッド８５２を伸ばすと、ローラ８４２が指示溝の一つに入り込み、指示ホイール８３４と固定的に係合する。ピストンロッド８５２を引き込むと、ローラ８４２が指示溝から外れて、指示ホイール８３４との固定的係合が外れる。
【００７９】
粗ポリッシングアーム１１４がポリッシングアームモータ８２０で第１位置に回転すると、第１指示溝８３６はローラ８４２と整列する。ポリッシングアーム１１４が第２位置に回転すると、第２指示溝８３８がローラ８４２と整列する。ポリッシングアーム１１４が第３位置に回転すると、第３指示溝８４０がローラ８４２と整列する。このようにして、ポリッシングアーム１１４が第１、第２、及び第３の位置にある場合、ピストンロッド８５２を伸ばすことにより、ポリッシングアーム８００が振動プレート８２４に固定される。
【００８０】
ポリッシングの間、ポリッシングアームは第２位置に固定される。すなわち、ローラ８４２が第２指示溝８３８に位置決めされる。また、ポリッシングの間、上述のように、ポリッシングアームシャフト８００は軸ＹＰを中心として振動する。軸ＹＰを中心とするポリッシングアームシャフト７０８の振動は、軸ＹＴを中心とするテーブルシャフト７０８の回転により生じる。第１振動誘導プーリ８５６（図２６及び２９）はテーブルシャフト７０８にキー結合されている。第２振動誘導プーリ８５８は、取り付けプレート８６２に設けたシャフト８６０の上部にキー結合されている。取り付けプレート８６２は適当な構造（図示せず）を介して箱形サポート７１０に固定されている。ベルト８６４は、第１と第２の振動誘導プーリ８５６、８５８に巻回されており、テーブルシャフト７０８の回転によりシャフト８６０が回転する。第３の振動誘導プーリ８６６はシャフト８６０の下部にキー結合されている。また、第４の振動誘導プーリ８６８は、取り付けプレート８６２に設けたシャフト８７０の下部にキー結合されている。ベルト８７２は第３及び第４のプーリ８６６、８６８に巻回され、シャフト８６０の回転によりシャフト８７０が回転するようにしてある。
【００８１】
空圧シリンダ８７４（振動シリンダ）は、シャフト８７０の上部から伸びる上方突出ステム８７６（図３０）に回動自在に連結してある。振動シリンダ８７４のピストンロッド８７８は、ピン８８０を介して振動プレート８２４にピン結合されている。ステム８７６はシャフト８７０の回転軸とほぼ平行であるが中心を異にしている（横方向にオフセットしている）。ポリッシングの間、振動シリンダ８７４は、偏心ステムを振動プレート８２４に連結する固定長リンクとして動作する（すなわち、ピストンロッド８７８はポリッシングの間進退しない）。テーブルモータ７１８を駆動することにより、シャフト８６０がその軸を中心として回転する。軸を中心とするシャフト８６０の回転により、偏心ステムはシャフト８７０の軸を中心として回転し、これにより振動プレート８２４が振動シリンダ８７４を介して軸ＹＰを中心として回転振動する。ポリッシングアームシャフト８００は振動プレート８２４に固定されているので、振動プレート８２４の振動により粗ポリッシングアーム１１４が振動する。
【００８２】
空圧シリンダ８７４（振動シリンダ）は、シャフト８７０の上部から伸びる上方突出ステム８７６（図３０）に回動自在に設けてある。振動シリンダ８７４のピストンロッド８７８は、ピン８８０を介して振動プレート８２４にピン結合されている。ステム８７６は、シャフト８７０の回転軸とほぼ平行に偏心して（横方向ににオフセットして）設けてある。ポリッシングの間、振動シリンダ８７４は、偏心ステムを振動プレート８２４に連結する固定長リンク（すなわち、ピストンロッド８７８はポリッシング中に進退しない）として動作する。テーブルモータ７１８が駆動すると、シャフト８６０がその軸を中心に回転する。軸を中心とするシャフト８６０の回転により、偏心ステムがシャフト８７０の軸を中心として回転し、これにより振動シリンダ８７４を介して振動プレート８２４が軸ＹＰを中心として回転振動する。ポリッシングアームシャフト８００は振動プレート８２４に固定されているので、振動プレート８２４の振動により粗ポリッシングアーム１１４が振動する。
【００８３】
上述のように、振動シリンダ８７４のピストンロッドは、振動プレート８２４及びポリッシングアーム１１４の振動中に、シリンダに対して移動しない。しかし、ポリッシングアームが第２位置から第３位置に移動する前に、ピストンロッド８７８が伸ばされて振動プレート８２４がストッパ８８２（図２６及び２９）に対して押圧される。ストッパ８８２は基準位置を形成しており、そこからコントローラ８４とポリッシングアームモータ８２０がシャフト８００を移動させることができる。ストッパ８８２に対して位置決めされた振動プレート８２４によって、粗ポリッシングアーム１１４は、第１位置にあるときは温度管理スプレーステーション１１２からポリッシングブロックＢを持ち上げ、また第３位置にあるときは第２温度管理スプレーステーション１１８にポリッシングブロックを載置するように、適正に配置されている。
【００８４】
図３及び３２において、スラリー供給チューブ８８６は、ポリッシングパッド１１４の回転中に該ポリッシングパッド上にスラリー溶液を注ぐために、粗ポリッシングアーム１１４のアーム部材８０２に接続してある。回転するポリッシングパッド７４８はポリッシングスラリーを半導体ウェーハに対してこすり付け、機械化学的にウェーハを磨く。スラリー供給チューブ８８６はマニフォールド８９０（図３２に示す）を介して複数の液体ライン８８８に接続されている。コントローラ８４は、液体ライン８８８に設けたバルブ８９２及び蠕動ポンプ８９４を操作し、各ラインからスラリー供給チューブ８８６への流量を規制する。液体ラインは、スラリー供給チューブ８８６を介して、粗ポリッシングパッド７４８に別々の溶液（例えば、ポリッシング溶液及び洗浄液）を送るようにしてある。
【００８５】
図３３において、チャックアセンブリ８０４は、アセンブリ部材８０２に固定したスピンドル８９６、二列ボールベアリングアセンブリ９００を介してスピンドル８９６を中心として回転するプラテン８９８、及びプラテン８９８の下側に接着された圧力パッド９０２を備えている。ベアリングアセンブリ９００は、内側走り面９０４、外側走り面９０６、及び走り面９０４、９０６の間にあって、上下の列状ボール９０８、９１０とを備えている。内側走り面９０４は、スピンドル８９６の下部に連結した環状コネクタ９１２によってスピンドル８９６に固定されている。外側走り面９０６は、プラテン８９８の下部に取り付けた走り面支持部材９１４によってプラテン８９８に固定されている。走り面支持部材９１４とプラテン８９８との間にはＯリング９１６が設けてあり、これはベアリングアセンブリ９００からのオイルとグリースの漏れを防止する。外側走り面９０６は、内面９１８からプラテン８９８が回転する軸までの曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する、窪んだ内面９１８を有するのが好ましい。窪んだ内面９１８により、プラテン８９８がわずかに傾斜し、これにより半導体ウェーハが粗ポリッシング７４８に押圧されて、ポリッシング中に軸ＹＣが軸ＹＰとほぼ平行に保たれる。
【００８６】
半導体ウェーハＷが粗ポリッシングテーブル１１６に押圧されると、半導体ウェーハＷに対してこすり付けられるポリッシングパッド７４８の摩擦力は半導体ウェーハ、ポリッシングブロック、及びプラテン８９８をテーブルに対して傾斜させようとする。この傾斜を防止するために、ベアリングアセンブリ９００は、プラテン８９８上に（すなわち、比較的ポリッシングブロックに接近して）位置させるのが好ましい。ベアリングアセンブリ９００の軸方向中間位置から半導体ウェーハＷの下面（磨き面）までの軸方向距離Ｄ１は、磨かれる半導体ウェーハの径の３分の１以下とするのが好ましい。さらに、半導体ウェーハの径の約４分の１以下とするのが好ましい。したがって、半導体ウェーハが約８インチの径を有する場合、距離Ｄ１は２インチ以下とするのが好ましい。
真空ライン９２０は真空ポート９２２からプラテン８９８の中央を通り上方に伸びており、プラテン８９８と共に回転する。真空ライン９２０は非回転真空ライン（図示せず）に回転真空シールカップラ９２４を介して接続されている。圧力パッド９０２は、真空ポンプ（図示せず）が真空ライン９２０を介して真空を引くと、プラテン８９８をポリッシングブロックＢに対してシールする。次に、真空は、ポリッシングブロックＢを圧力パッド９０２に対して保持する。
【００８７】
圧力パッド９０２は、プラテン８９８の下側をポリッシングブロックの第２面（上面）にシールすることができる、弾性閉鎖セル構造の重合材料又はその他の適当な弾性材料で作られている。圧力パッド９０２（図３４）は、真空ポート９２２に連結された、半径方向のチャンネル９２６と周方向のチャンネル９２８とを備えている。圧力パッド９０２は粗ポリッシングアーム１１４の下方の圧力を、ポリッシングブロックＢの上面に対して均等に分散させる。ポリッシングブロックの上面上の圧力分散をポリッシングブロックの下面の圧力分散と実質的的に等しくするために、圧力パッド９０２の中心と半導体ウェーハＷの重心は軸ＹＣと交差しており、圧力パッド９０２の径がポリッシングブロックに接着された半導体ウェーハの径と等しくしてある。圧力分散が実質的に等しくない場合、ポリッシングブロックＢ及び結果として磨かれたウェーハが歪み（すなわち弓状になり）十分に平坦でなくなる。圧力パッド９０２はまた、ポリッシングブロックＢの上面（第２面）と温度絶縁し、ポリッシング中に当該上面からの熱損失を防止する。ポリッシングブロックＢを通る温度勾配は温度ストレスを生じて、これはブロックの形を歪めることがある。圧力パッド９０２の温度絶縁特性により、ポリッシングブロックＢを通る温度勾配を最小に保つ。環状リップ部９３０はスクリュウ９３２を介してプラテン８９８に固定され、プラテン８９８の下側から下方に伸びている。ポリッシングブロックＢをプラテン８９８に対して保持する真空がポリッシング中に破壊された場合には、リップ部９３０がポリッシングブロックのテーブルからの脱落を防止する。
【００８８】
ポリッシングブロックに設けたウェーハが第１の温度管理スプレーステーション１１２に置かれた後、コントローラ８４はポリッシングアームモータ８２０を起動して、ポリッシングアームを軸ＹＰについて第１位置まで回転する。また、指示シリンダ８４８を駆動してローラ８４２を第１指示溝８３６に移動し、ポリッシングアームシャフト８００を振動プレート８２４に固定する。次に、コントローラ８４はポリッシングアームシリンダ８１２を駆動し、チャックアセンブリ８０４がポリッシングブロックＢの上面（ワックスの無い面）と係合するように、ピストンロッド８１８を伸ばしてアーム部材８０２を下方に回転する。次に、コントローラ８４は、チャックアセンブリがポリッシングブロックＢを把持するように、真空ポンプに連結された真空バルブを動作してチャックアセンブリ８０４から真空を引く。次に、コントローラ８４はポリッシングアームシリンダ８１２を駆動してアーム部材８０２を上方に回転し、第１温度管理スプレーステーション１１２からポリッシングブロックＢを持ち上げる。続いて、ローラ８４２は第１指示溝８３６から出され、ポリッシングアームモータ８２０が粗ポリッシングアーム１１４を第２位置に回転すべく動作し、そしてローラ８４２が第２指示溝８３８に入り、ポリッシングアームを第２位置に固定する。
【００８９】
粗ポリッシングアーム１１４が第２位置に移動した後、振動シリンダ８７４のピストンロッド８７８が引き込まれて振動プレート８２４をストッパ８８２と離間し（図２６の左側に移動され）、ポリッシングアームシリンダ８１２のピストンロッド８１８を伸ばしてチャックアセンブリ８０４を下降し、半導体ウェーハＷを粗ポリッシングパッド７４８に対して押圧する。次に、コントローラ８４はテーブルモータ７１８を起動して軸ＹＴを中心としてテーブルを回転し、軸ＹＰを中心として粗ポリッシングアーム１１４を回転振動する。これにより、半導体ウェーハＷは、該半導体ウェーハＷがパッド上で前後に移動する間、ポリッシングパッド７４８の回転により磨かれる。ポリッシングパッド７４８で半導体ウェーハＷを磨くことにより、チャックアセンブリ８０４のプラテン８９８がスピンドル８９６を中心に回転する。ポリッシングテーブルアセンブリ７０６の温度勾配を一定に保つために、温度管理流体（例えば、水と適当なさびを有する材料との混合物）を、温度管理装置７４６を介して、一定温度でかつ一定流量で、各ウェーハのポリッシング中に導入するのが望ましい。
【００９０】
粗ポリッシングパッド７４８による半導体ウェーハＷのポリッシング中、コントローラ８４はバルブ８９２及びポンプ８９４を制御し、スラリー供給チューブ８８６を介してパッド上に流体を注ぐ。第１ポリッシング溶液が、予め決められた第１の時間、第１の割合で粗ポリッシングパッド７４８上に注がれる。次に、第２ポリッシング溶液が、予め決められた第２の時間、第２の割合でパッド上に注がれる。ポリッシングパッド上への第２ポリッシング溶液の注ぎ込みは、第１ポリッシング溶液の注ぎ込み終了後に開始してもよい。これに代えて、第２溶液の注ぎ込みは、複数のポリッシング溶液が同時にポリッシングパッド上に注がれる時間が存在するように、第１溶液の注ぎ込み終了前に開始してもよい。また、コントローラ８４はポリッシングアームシリンダ８１２を駆動してウェーハを粗ポリッシングパッド７４８に、第１の溶液を用いたポリッシング中はある圧力で、また第２溶液を用いたポリッシング中は別の圧力で押圧するのが好ましい。好適な実施の形態では、第１溶液及びポリッシング圧力は、ウェーハの厚みが比較的急速に減少する場合（２〜５μｍ／分、さらに好ましくは３〜４μｍ／分）には、比較的早い取り出し速度で、半導体ウェーハを磨くように選択される。第２溶液及びポリッシング圧力は、第１溶液及びポリッシング圧力を用いる場合の取り出し速度よりも著しく低い取り出し速度で、半導体ウェーハを磨くように選択される。第１溶液を用いたポリッシングは、主にウェーハの取り出し用のものである。好ましくは、第１溶液は、イー・アイ・デュポン・ド・ネムールズ＆カンパニー、ナルコ・ケミカル・コーポレーション（イリノイ州ネイパービル）、及びカボット・コーポレーション（イリノイ州タスコロ）等から商業的に利用可能な、ナトリウム水酸化物の安定コロイド状シリカゾルを含む。第１溶液を送る間、半導体ウェーハは粗ポリッシングパッド７４８に所定の圧力範囲４〜１０ｐｓｉ（好ましくは６〜８ｐｓｉ）で押圧するのが好ましい。第２溶液は、ナルコ・ケミカル・コーポレーション、及びフジミ・インコーポレイティドから商業的に利用可能な、アンモニア安定コロイドシリカゾルを含むのが好ましい。第２溶液でポリッシングした後、コントローラ８４はバルブを操作して一以上の洗浄液をポリッシングパッドに予め決められた第３の時間だけ注ぐ。また、半導体ウェーハを洗浄するために、ポリッシングアームにより加える圧力を大幅に減少する。
【００９１】
半導体ウェーハＷが粗ポリッシングパッド７４８で磨かれた後、コントローラ８４はテーブルモータ７１８を切り、ポリッシングアームシリンダ８１２を駆動してピストンを引き込み、これによりポリッシングブロックＢをポリッシングパッドから持ち上げる。振動シリンダ８７４のピストンロッド８７８は伸ばされ、振動プレート８２４をストッパ８８２に押圧する。指示シリンダ８４８は次に引き込まれ、ローラ８４２を指示ホイール８３４から離間する。また、ポリッシングアームモータ８２０を駆動して粗ポリッシングアーム１１４を軸ＹＰを中心としてその第２位置から第３位置に回転させ、そこでチャックアセンブリ８０４が第２温度管理スプレーステーション１１８上に置かれる。ポリッシングアームシリンダ８１２のピストンロッドは伸ばされ、チャックアセンブリ８０４への真空が破壊されて、ポリッシングブロックＢと半導体ウェーハＷは第２温度管理スプレーステーション１１８上に置かれる。ポリッシングアームシリンダ８１２のピストンロッド８１８は次に引き込まれてチャックアセンブリ８０４をポリッシングブロックＢから持ち上げる。また、ポリッシングアームモータ８２０が駆動され、粗ポリッシングアーム１１４を第１位置に移動し、第１の温度管理スプレーステーション１１２に置かれている別のポリッシングブロックを拾い上げる。
【００９２】
コントローラ８４は第２温度管理スプレーステーション１１８を駆動して第２温度管理流体をポリッシングブロックＢの下側（第１面）及び半導体ウェーハＷの下側（第２面）に予め決められた時間（好ましくは１５〜３５秒）噴射する。次に、コントーラ８４は仕上げポリッシングアーム１２０を駆動してポリッシングブロックＢと半導体ウェーハＷを第２スプレーステーション１１８から持ち上げ、これらを最終ポリッシングテーブル１２２に搬送する。第２温度管理スプレーステーション１１８における温度管理流体の噴射は、ポリッシングブロックＢ及び半導体ウェーハＷの温度を、半導体ウェーハが粗ポリッシャで磨かれた温度から、半導体ウェーハが仕上げポリッシャで磨かれる温度まで減少する。第１スプレーステーション１１２と同様に、流体の温度は制御（例えば加熱又は冷却）してもよいし、流体は地下水であってもよい。
【００９３】
仕上げポリッシングアーム１２０及び仕上げポリッシングテーブル１２２は実質的に粗ポリッシングアーム１１４及び粗ポリッシングテーブル１１６と同一である。したがって、粗ポリッシャ５８の記載は仕上げポリッシャ６０に適用可能である。しかし、仕上げポリッシングテーブル１２２は、ローデル・インコーポレイティド（デラウエア州ニューアーク）、ネガシ・カルフォルニア・コーポレーション、及びフジミ・コーポレーションから商業的に利用可能な、より柔らかいポリッシングパッドを備えている。また、最終ポリッシングパッドのマット材料を最小にするために、研磨部材（図示せず）が仕上げポリッシングテーブル１２２に設けてある。仕上げポリッシャ６０は、粗ポリッシャ５８の温度よりもより低い温度（好ましくは３３〜４４℃、さらに好ましくは３６〜３９℃）で半導体ウェーハを磨く。さらに、仕上げポリッシングアーム１２０は、粗ポリッシングアーム１１４がウェーハを粗ポリッシングテーブル１１６に押し付ける圧力よりも小さな圧力で、ウェーハを仕上げポリッシングテーブル１２２に押し付ける。仕上げポリッシャ６０は半導体ウェーハを、粗ポリッシャ５８よりも、よりゆっくりとした取り出し速度で半導体ウェーハを磨き、より滑らかに磨かれた表面とする。
【００９４】
また、粗ポリッシャを用いた場合のように、コントローラ８４はバルブと蠕動ポンプ（図示せず）を制御して、仕上げポリッシングテーブル１２２上のポリッシングパッドに液体を注ぐ。第３のポリッシング溶液（これは粗ポリッシングパッド上に注がれる第１ポリッシング溶液と同一でもよい。）は、第３の割合で、第３の予め決められた時間、仕上げポリッシングパッド上に注がれる。第４のポリッシング溶液（これは第２の溶液と同一であってもよい。）は、第４の割合で、第４の予め決められた時間、仕上げポリッシングパッド上に注がれる。コントローラ８４は、ポリッシング温度を制御するための赤外線センサ（図示せず）によって検出した仕上げポリッシングパッドの温度に応じて、仕上げポリッシングアーム１２０により加えられる圧力を制御する。センサで検出した温度が予め決められた温度よりも高い場合、コントローラ８４は仕上げポリッシングアーム１２０を駆動して圧力を減少し、これにより半導体ウェーハとポリッシングパッドとの摩擦力を減少する。センサで検出した温度が予め決められた温度よりも低い場合、コントローラ８４は仕上げポリッシングアーム１２０を駆動して圧力を増加し、これにより摩擦力を上昇する。このように、コントローラ８４はポリッシング温度Ｂがポリッシング中の変動するのを防止することができる。
【００９５】
バルブ及び蠕動ポンプは２つのポリッシング溶液をそれぞれのポリッシングテーブルに送るものとして説明したが、一つの溶液をそれぞれのテーブルに送るようにしてもよいし、３つ以上の溶液を同時に又は連続的に各テーブルに送るようにしてもよい。
【００９６】
装置５０は２つの半導体ウェーハポリッシャを有するものとして記載したが、本発明の範囲から逸脱することなく、粗ポリッシャ５８の近傍（図１及び３における粗ポリッシャ５８の右側）に第３のポリッシャを設けることもできる。この改良された装置では、第３のポリッシャは粗ポリッシャを構成し、ポリッシャ５８は中間ポリッシャ又は別のポリッシャを構成し、ポリッシャ６０は仕上げポリッシャを構成することになる。リニアロボット６２は、第３ポリッシング近傍の第４温度管理スプレーステーション上にウェーハが載置されたポリッシングブロックＢを載せ、第３ポリッシャのポリッシングアームは回転して該温度管理スプレーステーションからポリッシングブロックＢを持ち上げ、それを第３ポリッシャのポリッシングテーブルに対して押し付ける。このように、装置は３つのポリッシャを収容すべく改良することができる。
【００９７】
第３の温度管理スプレーステーション１２４は第１及び第２のステーションと同一である。コントーラ８４は第３の温度管理スプレーステーションを動作し、ポリッシングの終わりに、ポリッシングブロックＢと半導体ウェーハの下側に噴射する。第３の温度管理スプレーステーション１２４は、ポリッシングブロックＢとウェーハを、仕上げポリッシング温度から半導体ウェーハをブロックから取り除くのに適当な温度（例えば２５℃）まで冷却する。
【００９８】
図３５及び３６において、ブロックとウェーハのセパレータ１２６は、セパレータ支持構造９３６、ポリッシングブロックＢを保持するために、支持構造に固定されたプラットフォーム９３８、複数の磨かれた半導体ウェーハを収容するためにカセット９４２を保持するカセットホルダ９４０、及び半導体ウェーハＷをポリッシングブロックから分離させてそれをカセットに搬送するようにプラットフォームに対して移動するようにした分離部材９４４とを備えている。
【００９９】
カセットホルダ９４０は、搬送ステーション１０８のカセットホルダ４４４と同一であり、底パネル９４６、底パネルから上方に伸びる後部材９４８、及び後部材の上端部に９５２でピン結合された揺動アーム９５０とを備えている。揺動アーム９５０はカセット９４２の頂上部と係合可能で、カセットが所定の場所に置かれたときにコントローラ８４に信号を送るマイクロスイッチを備えている。カセットホルダ９４０はポスト９５４を介してガイドブロック９５６に固定されている。搬送ステーション１０８のガイドブロック４７０と同様に、ガイドブロック９５６は、適当なベアリング（図示せず）を介して、セパレータ支持構造９３６にその両端部で固定された一対の垂直ガイドロッド９５８に沿って上下にスライドするようにしてある。ガイドブロック９５６の上下移動により、カセットホルダ９４０は、カセットホルダが浴９６０に浸かった下降位置から上昇位置に移動する。ガイドブロック９５６を上昇させることにより、磨かれたウェーハを収容する場所にカセット９４２が置かれる。カセット９４２は実質的に搬送ステーション１０８のカセットと同一とするのが好ましい。
【０１００】
搬送ステーション１０８と同様に、セパレータ１２６は、ガイドブロック９５６を上昇及び下降するために、サーボモータで駆動されるスクリュウ駆動装置９６２を備えている。スクリュウ駆動装置９６２は、セパレータ支持構造９３６に固定されたサーボモータ９６４と、サーボモータのシャフトにキー結合された第１プーリ９６６と、セパレータ支持構造９３６に回動自在に連結された上方に伸びるスクリュウ（図示せず）にキー結合された第２プーリ９６８と、サーボモータの駆動に基づいて軸を中心にスクリュウを回転させるために、プーリに巻回されたベルト９７０とを備えている。ガイドブロック９５６のナット（図示せず）はスクリュウに螺合されており、スクリュウの回転に基づいて上下する。コントローラ８４が選択的にモータを駆動してカセットホルダを所望のレベルに上昇及び下降させるように、指示スクリュウに対するサーボモータ９６４のシャフトにエンコーダ９６５を設けるのが好ましい。
【０１０１】
分離部材９４４は、基台９７２、該基台の側部に取り付けた２つのブレードホルダ９７４、及びブレードホルダから伸びる２つのブレード９７６を備えている。分離部材９４４はポリッシングブロックＢの上に移動し、ブロックから半導体ウェーハＷを分離し、該ウェーハをカセット９４２に押し込める。分離部材９４４の動作は、一対の水平基台スライド装置９７８と一対の垂直基台スライド装置９８０によって行われる。水平基台スライド装置９７８は、両側をセパレータ支持構造９３６に固定したほぼ水平なガイドロッド９８２上をスライド可能である。垂直基台スライド装置９８０は、その下端部分を水平基台スライド装置９７８に固定したほぼ垂直なガイドロッド９８４上をスライド可能である。基台９７２は垂直基台スライド装置９８０の上端部に固定されている。水平基台スライド装置９７８を水平ガイドロッド９８２上で移動させると、垂直ガイドロッド９８４、垂直基台スライド装置９８０、及び分離部材９４４が水平に移動（図３６では左から右に移動）する。垂直基台スライド装置９８０が垂直ガイドロッド９８４上で移動すると、分離部材９４４が垂直に移動（図３６における上下移動）する。
【０１０２】
上述の水平移動は、空圧ロッドレスシリンダ９８６によって行われる。ロッドレスシリンダ９８６は、両端部をセパレータ支持構造９３６に固定したバレル９８８と、バレル９８８に沿って移動可能なピストン台９９０を備えている。バレル９８８は水平ガイドロッド９８２にほぼ平行で、ピストン台９９０は水平基台スライド装置９７８の一方の下側に取り付けてある。ロッドレスシリンダ９８６を駆動すると、ピストン台９９０がバレル９８８に沿って移動し、水平基台スライド装置９７８が水平ガイドロッド９８２に沿って移動する。この水平移動はまた、ロッドレスシリンダ９８６の左端下（図３６参照）のセパレータ支持構造９３６に固定した、水平に配置された空圧シリンダ９９２によって行われる。水平配置されたシリンダ９９２のピストンロッド９９４はガイドロッド９８２とほぼ平行である。脚部９９６は一方の水平基台スライド装置９７８から下方に伸び、螺子付きピン９９８は該脚部から横方向に伸びている。ピストンロッド９９４は、水平基台スライド装置９７８が図３６に示すように左側に位置しているとき、ピン９９８に対して押圧されるようになっている。ピストンロッド９９４を伸ばすと、水平基台スライド装置９７８が、第１の水平位置（仮想線１０００で示す）から第２の水平位置（仮想線１００２で示す）へと、水平距離Ｌ１だけ移動する。また、水平基台スライド装置９７８の水平移動は、ロッドレスシリンダ９８６によって行われる。
【０１０３】
分離部材９４４の垂直移動は、水平基台スライド装置９７８にピン結合した、垂直に配置された空圧シリンダ１００４によって行われる。垂直配置シリンダ１００４のピストンロッド１００６は、垂直基台スライド装置９８０の一方に接続されている。ピストンロッド１００６を伸ばすと、分離部材９４４が上昇位置
（図示せず）に上昇する。ピストンロッドを引き込むと、分離部材９４４は下降位置（図３６）に降下する。
【０１０４】
交差部材１００８は、垂直ガイドロッド９８４の上端部間に伸びて固定されている。交差部材１００８は三角形プレート１０１０を支持している。空圧シリンダ１１１２は三角形プレート１０１０から下方に伸びており、ピストンロッドの端部に固定された押圧部材１０１４を備えている。シリンダ１０１２のピストンロッドを伸ばすと、押圧部材１０１４は半導体ウェーハＷをカセット９４２内に押し込むようになっている。
【０１０５】
まず始めに、分離部材９４４は上昇位置にあり、カセット９４２の近傍に位置している。ポリッシングが終了すると、サーキュラロボット１００がポリッシングブロックＢと半導体ウェーハＷを第３の温度管理スプレーステーションから持ち上げる。次に、サーキュラロボット１００はポリッシングブロックＢを裏返し、ポリッシングブロックの上面に接着されている半導体ウェーハＷと一緒にプラットフォーム９３８に載置する。コントローラ８４はロッドレスシリンダ９８６を駆動して、水平基台スライド装置９７８を第１水平位置１００に前進（図３６の左側）させる。また、垂直配置されたシリンダ１００４を駆動してそのピストンロッド１００６を引き込み、分離部材９４４をその下降位置に移動させる。この位置で、各ブレード９７６のエッジがポリッシングブロックＢの上面と半導体ウェーハＷの前部に接触する。カセット９４２内の一対の対向するリブがポリッシングブロックＢの上面とほぼ同一レベルとなるように、カセット９４２が上昇される。コントローラ８４は水平配置シリンダ９９２を駆動してそのピストンロッド９９４を伸ばし、水平基台スライド装置９７８を後方に押して第２の水平位置１００２に移動させる。この移動により、半導体ウェーハＷとポリッシングブロックＢとの間の分離部材９４４のブレード９７６を付勢し、半導体ウェーハをポリッシングブロックから引き離して分離する。次に、ロッドレスシリンダ９８６が駆動して、分離部材９４４を後方（図３６の右側）に移動し、分離された半導体ウェーハを押してポリッシングブロックＢから離間させる。磨かれた半導体ウェーハＷがポリッシングブロックＢから分離されてカセット９４２内に一部押し込まれた後、サーキュラロボット１００がポリッシングブロックをワックス塗布装置１０４に移動し、そこでワックスがポリッシングブロックＢから除かれて、新しいワックスが別の半導体ウェーハ用に塗布される。続いて、コントローラ８４は垂直配置シリンダ１００４を駆動してピストンロッド１００６を伸ばし、分離部材９４４を上昇位置に移動する。また、シリンダ１０１２を駆動して押圧部材１０１４を半導体ウェーハＷの高さまで降下する。ロッドレスシリンダ９６８は再び駆動され、分離部材１０１４を後方に移動して、押圧部材１０１４を半導体ウェーハＷのエッジに係合し、該ウェーハをカセット９４２の整列したリブ上に押し出す。カセットホルダ９４０は次にカセット９４２を下降して浴９６０に浸ける。  ブロック端ホルダ１０１６をプラットフォーム９３８の後部に配置し、セパレータ支持構造９３６に固定して、半導体ウェーハＷが分離部材９４４によって後方に押される時に、ポリッシングブロックＢの後方移動を防止するのが好ましい。また、一対の間隔を隔てたガイドチャンネル１０１８をブロック端ホルダ１０１６の両端部に設ける共にセパレータ支持構造９３６に固定し、半導体ウェーハＷをカセット９４２内部に案内するようにするのが好ましい。
【０１０６】
動作中、装置５０は連続的に複数の半導体ウェーハを磨く。第１のポリッシングブロックはブロックラック１０２から取り出されてワックス塗布装置１０４に送られ、そこでブロックの第１面が清掃された後、ワックスが均等に塗布される。サーキュラロボット１００は第１の半導体ウェーハを真空プレス１１０に搬送する。ワックスが第１のポリッシングブロックに塗布された後、サーキュラロボット１００は該ブロックをブロックヒータ１０６に移動し、そこでブロックは所定の温度まで加熱される。第１のポリッシングブロックが加熱された後、サーキュラロボット１００は該ブロックをブロックヒータ１０６から取り出し、そのワックス塗布面を下にして真空プレス１１０に載せる。ワックスが半導体ウェーハの第１面をポリッシングブロックの第１面に接着するように、真空プレス１１０はポリッシングブロックを半導体ウェーハに押圧する。
【０１０７】
リニアロボット６２は次に第１ポリッシングブロックと第１半導体ウェーハを真空プレス１１０から第１温度管理スプレーステーション１１２に搬送する。第１温度管理スプレーステーション１１２は、温度管理溶液を半導体ウェーハの第２面（露出面）とポリッシングブロックに噴射して、ポリッシングブロックの温度を接着温度から粗ポリッシング温度まで低下させる。粗ポリッシングアーム１１４は次に第１ポリッシングブロックと第１半導体ウェーハを粗ポリッシングテーブル１１６に搬送し、第１半導体ウェーハの第２面（露出面）を粗ポリッシングテーブル１１６のポリッシングパッド７４８に向けて保持する。粗ポリッシャ５８によるポリッシングが終了した後、粗ポリッシングアーム１１４は第１ポリッシングブロックと第１半導体ウェーハを第２温度管理スプレーステーション１１８に搬送する。第２スプレーステーション１１８は温度管理用の液体を第１半導体ウェーハに噴射し、第１ポリッシングブロックの温度を仕上げポリッシング温度まで低下させる。仕上げポリッシングアーム１２０は次に第１ポリッシングブロックと第１半導体ウェーハを仕上げポリッシングテーブル１２２に搬送し、第１半導体ウェーハの第２面（露出面）を仕上げポリッシングパッドに向けて保持する。
【０１０８】
第２ポリッシャ６０によるポリッシングが終了した後、仕上げポリッシングアーム１２０は第１ポリッシングブロックと第１半導体ウェーハを第３温度管理スプレーステーション１２４に搬送する。第３温度管理スプレーステーション１２４は温度管理用の液体を第１半導体ウェーハに噴射して仕上げポリッシングブロックの温度をウェーハ除去温度（例えば２５℃）まで低下させる。第３の温度管理スプレーステーション１２４とブロックとウェーハのセパレータ１２６は、マウント装置のステーションと一緒に、サーキュラロボット１００の回りに環状に配置されている。サーキュラロボット１００は第１ポリッシングブロックと第１半導体ウェーハとを第３スプレーステーション１２４から持ち上げ、反転し、ウェーハを上にしてブロックとウェーハのセパレータ１２６に載置する。ブロックとウェーハのセパレータ１２６は第１半導体ウェーハをポリッシングブロックから分離し、これをカセット９４２に押し込む。第１半導体ウェーハが除去された後、サーキュラロボット１００は第１ポリッシングブロックをワックス塗布装置１０４に搬送する。この塗布装置は、使用済みのワックスを第１ポリッシングブロックから除去し、新たなワックスをブロックに塗布する。
【０１０９】
粗ポリッシャ５８による第１半導体ウェーハのポリッシング終了前に、第２ポリッシングブロックがワックス塗布装置１０４に搬送され、そこで第２ポリッシングブロックの第１面が清掃された後、ワックスが均等に塗布される。第２ブロックは次にブロックヒータ１０６で、同様に、第１ポリッシングブロックと同一の操作条件で加熱される。ブロックヒータ１０６が第２ポリッシングブロックの加熱を終了する前に、サーキュラロボット１００は第２半導体ウェーハを真空プレス１００に搬送する。第２ポリッシングブロックが加熱された後、これは真空プレス１１０に運ばれ、そこで第２半導体ウェーハの第１面に押圧される。第２半導体ウェーハが第２ポリッシングブロックに接着された後、リニアロボット６２はそれらを第１スプレーステーション１１２に移動させる。恐らく、粗ポリッシャ５８の終了前に、第２は半導体ウェーハ及び第２ポリッシングブロックは互いに接着されて第１スプレーステーション１１２に搬送される。第２半導体ウェーハと第２ポリッシングブロックが以上のように配置すると、第１半導体ウェーハと第１ポリッシングブロックを第２スプレーステーション１１８に搬送した後、粗ポリッシングアーム１１４は第２半導体ウェーハと第２ポリッシングブロックを粗ポリッシングテーブル１１６に搬送する。第２半導体ウェーハは同様に、かつ第１半導体ウェーハと同一の条件で磨かれる。第２半導体ウェーハは次に第２ポリッシングブロックから取り除かれ、ブロックはワックス塗布装置１０４に搬送され、そこで使用済みのワックスが除去されて新たなワックスが塗布される。
【０１１０】
第３ポリッシングブロックはブロックラック１０２からワックス塗布装置１０４に搬送され、そこで第３ポリッシングブロックの第１面が清掃された後、均等にワックスが塗布される。恐らく、仕上げポリッシャ６０による第１半導体ウェーハのポリッシングが終了する前に、ワックスが第３ブロックに塗布される。第３ブロックは次にブロックヒータ１０６で第１及び第２ポリッシングブロックと同様にかつ同一の操作条件で加熱される。ブロックヒータ１０６が第３ポリッシングブロックの加熱を終了する前に、サーキュラロボット１００は第３半導体ウェーハを真空プレス１１０に搬送する。第３ポリッシングブロックが加熱された後、これは真空プレス１１０に搬送され、そこで第３半導体ウェーハの第１面に押圧される。第３半導体ウェーハと第３ポリッシングブロックは次に第１スプレーステーション１１２に搬送される。恐らく、粗ポリッシャ５８による第２半導体ウェーハのポリッシングが終了する前に、第３半導体ウェーハと第３ポリッシングブロックは互いに接着されて第１スプレーステーション１１２に搬送される。第２半導体ウェーハと第２ポリッシングブロックを第２温度管理ステーションに搬送した直後、以上のよう配置された第３半導体ウェーハ及び第３ポリッシングと共に、粗ポリッシングアーム１１４はこれらを粗ポリッシングテーブル１１６に搬送する。第３半導体ウェーハは、第１及び第２半導体ウェーハと同様にかつ同一の条件で磨かれる。第３半導体ウェーハは次に第３ポリッシングブロックから除去される。第３ポリッシングブロックは次にワックス塗布装置１０４に搬送され、そこで使用済みのワックスが除去され、新たなワックスが塗布される。
【０１１１】
第４ポリッシングブロックはワックスが塗布され、以上機３つのブロック及び半導体ウェーハと同様のまた同一の条件で第４半導体ウェーハが第４ポリッシングブロックに接着される。第１半導体ウェーハのポリッシング終了前に、ワックスを第４ポリッシングブロックに塗布するのが好ましい。第４半導体ウェーハは次に上記３つの半導体ウェーハと同様にして磨かれ、第４ポリッシングブロックから除去される。第４ブロックは次にワックス塗布装置１０４に搬送され、そこで使用済みのワックスが除かれて新しいワックスが塗布される。
【０１１２】
第１半導体ウェーハが第１ポリッシングブロックから除去された後、第１ブロックはワックス塗布装置１０４に搬送され、そこで使用済みのワックスが除去されて新たなワックスが塗布される。第１ブロックは次に、上述のように加熱されて第５半導体ウェーハに対して加圧され、第５半導体ウェーハの第１面が第１ポリッシングブロックの第１面に対向される。第５半導体ウェーハは次に以上の４つの半導体ウェーハと同様にして磨かれる。第２ポリッシャによる第３半導体ウェーハをポリッシング終了前に、第５半導体ウェーハは第１ポリッシングブロックに接着するのが好ましい。
【０１１３】
ウェーハの据え付け及びポリッシング工程は、ウェーハ搬送ステーション１０８のカセットに収容されているすべての半導体ウェーハに対して繰り返される。最後の半導体ウェーハがウェーハ搬送ステーション１０８のカセット４４６から取り出されると、コントローラ８４は状態ライト９０、９２（図１、２）を起動して、オペレータに空のカセットを満載したカセットと交換することを合図する。状態ライト９０、９２はまた、ブロックとウェーハのセパレータ１２６のカセット９４２が満杯になったときに起動して、オペレータに満載カセットを空のカセットと交換することを合図する。４つのポリッシングブロックが使用されると、装置は任意の数の半導体ウェーハを定常状態モードで連続的に磨く。このモードでは、装置を停止しない限り、ウェーハはぼぼ同一の運転条件で連続的に磨かれる。すべてのウェーハが装置５０に供給されると、オペレータは“装置清掃”サイクルを開始する。これにより、４つのポリッシングブロックはワックス塗布装置１０４で清掃され、サーキュラロボット１００でブロックラック１０２に返送される。ブロックラック１０２から取り出した後、ポリッシングは、装置清掃サイクルが開始されるまで当該ラックに返送されない。ポリッシングブロックは装置から取り出す必要はないので、ブロックが欠けたり、汚れたり、較正されていないポリッシングブロックと交換されることの危険は極めて少ない。
【０１１４】
装置５０は４つのポリッシングブロックを使用するものとして記載したが、本発明の範囲から逸脱することなく、さらに多くのブロック又はそれよりも少ないブロックを使用してもよいことは勿論である。ポリッシングブロックの数は、任意のウェーハ据え付け工程とポリッシングの工程との間の待機時間を最小にするように選択すべきである。一つの半導体ウェーハの粗ポリッシングの終了から次のポリッシングの開始までの時間を最小にするのが望ましい。この時間があまり長いと、粗ポリッシングパッド７４８の温度が所望の運転温度以下に低下するからである。ポリッシングブロックの数が少なすぎると、次のポリッシングブロックがスプレーステーション１１２に搬送される前に粗ポリッシャ５８が前の半導体ウェーハのポリッシングを終了してしまう。粗ポリッシング工程の時間は一般的に装置で実行される最長の工程であるから、この時間が短い場合には、さらに多くのポリッシングブロックを使用し、その時間が長い場合にはより少ないポリッシングブロックを使用すべきである。
【０１１５】
装置のすべてのステーションはそれらの動作を各ポリッシングブロック及び／又は各半導体ウェーハに対して繰り返すので、装置の運転条件は半導体ウェーハごとで実質的に変化することがない。例えば、各ポリッシングブロックは、ブロックヒータ１０６で温度Ｔｈ（例えば、８５〜１００℃）に加熱され、半導体ウェーハは次にそれに接着され、これら２つにスプレーステーション１１２で噴射され、半導体ウェーハが粗ポリッシャ５８で磨かれる。これら工程の各時間はウェーハごとに異なることがない。このように、粗ポリッシャによる各半導体ウェーハのポリッシャは、半導体ウェーハが対応するポリッシングブロックに接着されてから一定時間Ｔｂ−ｐ（例えば、９０秒）、及びポリッシングブロックが温度Ｔｈまで加熱された後に開始される。各半導体ウェーハは粗ポリッシャ５８によって一定時間ｔｐ１（例えば、３〜７分）、所定のポリッシング温度Ｔｐ１（例えば、５０〜７０℃）で磨かれ、仕上げポリッシャによって一定時間ｔｐ２（例えば、２〜５分）、一定のポリッシング温度Ｔｐ２（例えば３３〜４４℃）で磨かれる。また、連続運転の終了間時間は、装置の全ステーションでの運転時間に等しい。例えば、連続した加熱工程の終了時間ｔａ（すなわち、一つのポリッシングブロックの加熱終了から次のポリッシングブロックの加熱終了までの時間）は、連続したブロック−ウェーハの接着工程の終了間時間ｔｂに等しく、連続した粗ポリッシング工程の終了間時間ｔｃに等しいのが好ましい。
【０１１６】
装置５０の運転条件は、一つの半導体ウェーハに対するワックス塗布及びポリッシングは別の半導体ウェーハに対するそれらと異なることがないが、僅かに変化させてもよい。しかし、時間（例えば、ｔａ，ｔｂ，ｔｃ）は、一つのウェーハ／ブロックと別のウェーハ／ブロックとでは１秒以上違わないのが好ましい。また、少なくとも一組のポリッシングでは、ポリッシングブロックの温度は１℃以上変化しないのが好ましい。
装置５０の運転条件は実質的にワックス塗布及び一つの半導体ウェーハのポリッシングから別のワックス塗装及びポリッシングまでに変化しないので、装置の連続運転中に連続的に磨かれた半導体ウェーハは本質的に同一の平坦特性を有する。換言すれば、磨かれたウェーハの一つが平坦であれば、その他の磨かれたウェーハもまた平坦で、一つの磨かれたウェーハが幾分平坦度の点で歪んでいれば（例えば、僅かに凸状態に、又は僅かに凹状）、その他の磨かれたウェーハも同様に歪んでいる。
【０１１７】
装置は同一の平坦度特性をもって半導体ウェーハを磨くように記載したが、各ステーションが安定した運転状態になるように、装置が所定時間（例えば、３つのウェーハを磨くのに十分な時間）停止することなく運転された場合にそのようになるのは勿論である。この時間後、連続的に磨かれたウェーハは同一の平坦度特性に磨かれる。
【０１１８】
連続的に磨かれたウェーハの平坦度特性の均一性のために、連続的に磨かれるウェーハの平坦度特性を均一にするために、装置には調整装置を設けてもよい。この調整は、ランダムに選択された半導体ウェーハについて平坦度測定を行った結果に基づいてなされる。例えば、装置が安定した運転状態になった後、いくつかのウェーハがそのような運転条件で磨かれ、カセット９４２に置かれる。次に、１以上の磨かれた運転がランダムにブロック−ウェーハのセパレータ１２６のカセット９４２から取り出される。ランダムに選択されたウェーハの平坦度特性
（例えば、全厚み変化値（ＴＴＶ）及び／又はサイト・トータル・インディケイティド・リーディング値（ＳＴＩＲ））が測定され、ウェーハが所望の平坦度仕様の中に入っているか、又はウェーハが過度に凸状又は凹状に歪んでいないかを判断する。連続的に磨かれたウェーハの凹凸度を減少するために、例えば、粗ポリッシングパッド７４８を改造してもよい。
【０１１９】
測定したウェーハが過度に凸の場合、連続的に磨かれたウェーハの凸度は、ウェーハを磨くために使用される粗ポリッシングパッド７４８の凹度を減少することにより減少できる。粗ポリッシングテーブル１１６が動作中でない間に、ポリッシングパッドの凹度を減少するのが好ましい。凹度は擦減部材１０２４（図３７）を用いて減少するのが好ましい。この擦減部材１０２４は、平坦で円盤状のブロックに接着固定された擦減布を備えている。この布は、粗い（例えば、８０グリット以下）アルミニウム酸化物のシートでもよいし、ブロックはセラミック、スチール、又はその他の適当な剛性材料であってもよい。擦減部材は、ポリッシングパッド７４８（図３７）に対して、ポリッシングパッドの周囲から距離ＤＰ（例えば、７／８インチ）の距離を隔てた位置に中央部がある第１弦１０２６に沿って擦減部材の中央部を位置させて移動させて手動で擦られる。距離ＤＰは、ポリッシング中にポリッシングパッドの不使用部分の幅に等しいのが好ましい。擦減部材は、第１弦１０２６に沿って一般に３回等しい圧力をかけて移動させて擦るのが好ましい。各移動（ストローク）では、擦減部材の中央部は、第１弦１０２６の第１端１０３０から第２端１０３２、さらに第１端へと戻して移動させる。これら３回の移動（ストローク）により第１の擦減領域１０３４が形成される。この領域の幅は最も広いところで、擦減部材の半径に距離ＤＰを加えた値にほぼ等しい。粗ポリッシングテーブル１１６は次に約１０°回転され、第１弦１０２６を擦ったときと同様にして、第２弦１０３６に沿って擦減部材がポリッシングパッド７４８を擦り、第２の擦減領域１０３８を形成する。ポリッシングパッド７４８は１０°ずつ同様にしてポリッシングパッドの全周を擦り、ポリッシングパッドの周囲を擦減する。このようにして擦減部材でポリッシングパッド７４８を擦ることにより、パッドの凹部が減少する。このように、修正されたポリッシングパッドを用いて磨かれた半導体ウェーハは、測定されたウェーハよりも凸の少ないものとなる。
【０１２０】
測定されたウェーハが過度に凹状になっている場合、連続的に磨かれたウェーハの凹度は、粗ポリッシングパッド７４８の凸度を減少することで、測定されたウェーハよりも減少することができる。粗ポリッシングパッド７４８の凸度は、擦減の中央部をポリッシングパッド（図３８）の第１径１０４０に沿って移動させることで、ポリッシングパッドを直径方向に横切るように手動で擦減部材１０２４によって擦ることで減少できる。擦減部材は、同一の圧力をかけて第１径１０４０に沿って一般に３回移動（３ストローク）させて擦るのが好ましい。これら３回の移動（ストローク）により、擦減部材１０２４の径にほぼ等しい幅の擦減領域１０４２が形成される。次に、粗ポリッシングテーブル１１６は約１０°回転され、擦減部材は第２径１０４４に沿ってポリッシングパッド７４８を擦り、擦減領域１０４６を形成する。ポリッシングパッド７４８は１０°づつ同様にしてポリッシングパッドの全周を擦り、ポリッシングパッドを擦減する。擦減動作がポリッシングパッドの外側部分よりも中央部で重なっているので、擦ることによってポリッシングパッドの凸部が減少する。したがって、このようにして修正されたポリッシングパッドで磨かれた半導体ウェーハは測定されたウェーハよりも凹度の少ないものとなる。
【０１２１】
ポリッシングパッド７４８が再形成された後、装置５０はそれまでと同一の運転条件で運転され、半導体ウェーハを磨く。粗ポリッシングパッド７４８の形を修正することにより、磨かれたウェーハの平坦度は実質的に測定されたウェーハよりも向上する。連続的に磨かれたウェーハを所望の平坦度仕様に収めるために、測定と擦減操作を繰り返してもよい。このように、装置の各ステーションの動作特性は正確に繰り返されるので、高度に平坦な半導体ウェーハを製造するために、装置を調整してもよい。
装置の動作特性を正確かつ均一に制御することにより、装置は高速でウェーハを磨き、平坦なウェーハを製造することができる。特に、装置は、１μｍ以下の全厚み変動をもって磨かれたウェーハを得ながら、１時間に１０個以上のウェーハ処理量をもって半導体ウェーハを連続的に磨くことができる。また、これらの磨かれたウェーハは、２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの任意の領域でもって、１／２μｍ以下のＳＴＩＲ値を有する。
【０１２２】
装置はサーキュラロボットの周囲に配置された複数のステーションを有するものとして記載したが、これらのステーションは直線的に配置してもよいし、リニアロボットはブロックと半導体ウェーハをステーションをそれらステーション間で移動させるようにしてもよい。
【０１２３】
以上のことから本発明のいくつかの目的が達成され、その他の利点が得られることが明らかである。
【０１２４】
本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を上記構成に加えることができる。以上の説明に含まれ又添付図面に示されたすべての事項は、説明のためのものであって、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】図１は、本発明に係る半導体ウェーハポリッシング装置の正面図である。
【図２】図２は、図１のウェーハポリッシング装置の側面図である。
【図３】図３は、図１の線３−３の面に沿った断面図である。
【図４】図４は、図１のウェーハポリッシング装置のブロック図である。
【図５】図５は、図１のポリッシング装置のサーキュラロボットの側面図である。
【図６】図６は、図５のサーキュラロボットの平面図で、開放位置にあるロボットのジョーを示す。
【図７】図７は、図５のサーキュラロボットの平面図で、ポリッシングブロックを保持した閉鎖位置にあるジョーを示す。
【図８】図８は、図５のサーキュラロボットの平面図で、半導体ウェーハを保持したロボットの真空チャックを示す。
【図９】図９は、複数のポリッシングブロックを保持した図１のポリッシング装置のブロックラックの側面図である。
【図１０】図１０は、図９のブロックラックの平面図である。
【図１１】図１１は、図１のポリッシング装置のワックスアプリケータの平面図である。
【図１２】図１２は、詳細を示すために部品を分解した、図１１のワックスアプリケータの側面図である。
【図１３】図１３は、図１のポリッシング装置のブロックヒータの側部断面図である。
【図１４】図１４は、図１３のブロックヒータの拡大断面図で、ヒータのポリッシングブロックを示す。
【図１５】図１５は、図１のポリッシング装置の半導体ウェーハ搬送ステーションの平面図である。
【図１６】図１６は、図１５のウェーハ搬送ステーションの側面図である。
【図１７】図１７は、図１５のウェーハ搬送ステーションの背面図である。
【図１８】図１８は、図１６と同様の側面図で、左側に移動して複数の半導体ウェーハを収容しているカセットに入った搬送ステーションのウェーハキャリアを示す。
【図１９】図１９は、図１６のウェーハ搬送ステーションの拡大分解側面図で、ウェーハがサーキュラロボットのウェーハチャックに係合したとき、搬送ステーションのプランジャが伸びて搬送体ウェーハの下面を支持した状態を示す。
【図２０】図２０は、図１のポリッシング装置の真空プレスの側面図で、詳細を示すために部品が分解されている。
【図２１】図２１は、図２０の真空プレスの拡大断面図で、ポリッシングブロックが半導体ウェーハに押圧された状態を示す。
【図２２】図２２は、図１のポリッシング装置のリニアロボットの平面図で、ポリッシングブロックを保持するリニアロボットの真空チャックを示す。
【図２３】図２３は、図２２のリニアロボットの背面図面で、詳細を示すために部品が分解されている。
【図２４】図２４は、図２２のリニアロボットの端面図である。
【図２５】図２５は、図１のポリッシング装置の温度管理スプレーステーションで、ポリッシングブロックの下面に設けた半導体ウェーハにスプレーしている状態を示す。
【図２６】図２６は、図１のポリッシング装置の粗ポリッシャの側面図である。
【図２７】図２７は、図２６の粗ポリッシャのポリッシングテーブルアセンブリとチャックアセンブリの拡大断片側面図で、詳細を示すために部品に分解されている。
【図２８】図２８は、図２７のポリッシングテーブルアセンブリの底面図である。
【図２９】図２９は、図２６の粗ポリッシャの駆動機構を示す概略平面図である。
【図３０】図３０は、図２６の粗ポリッシャの駆動機構の振動シリンダとその他の要素の側面図である。
【図３１】図３１は、図２６の粗ポリッシャの機構の背面図である。
【図３２】図３２は、図２６の粗ポリッシャのスラリー供給装置の概略図である。
【図３３】図３３は、図２７のチャックアセンブリの垂直平面に沿った拡大断面図で、チャックアセンブリの下面に固定したポリッシングブロックを示す。
【図３４】図３４は、図３３のチャックアセンブリの底面図である。
【図３５】図３５は、図１のポリッシング装置のブロック−ウェーハセパレータの平面図である。
【図３６】図３６は、図３５のブロック−ウェーハセパレータの側面図である。
【図３７】図３７は、図２７のテーブルアセンブリのポリッシングパッドの概略図で、ポリッシングパッドの窪みを減少するために所定の方法で擦減部材を用いて擦減される状態を示す。
【図３８】図３８は、図３７と同様の概略図で、ポリッシングパッドが、ポリッシングパッドの凸部を減少するために所定の方法で擦減部材によって擦減される状態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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